氨基醇类化合物抗细粒棘球蚴的作用靶点研究

Echinococcosis is a life-threatening disease with serious public health and economic concern worldwide. Only two drugs of Mebendazole and albendazole are used in the treatment of this disease with cure rates around 30%. Therefore, it is necessary to find novel potential alternatives for chemotherapy against Echinococcosis. In our previous studies, an alkamine series was found to have the lethal effects on both Echinococcus granulosus protoscoleces and germinal cells. Then the analysis of structure-activity relationship (SAR) and the studies on the drug target will be performed in this program , following the reverse docking for target prediction, combining Echinococcus granulosus omics data with binding pose information for target screening, and determining the 3D structure and functions of the candidate targets for identification. The results will provide the novel way for high throughput screening of anti- Echinococcus granulosus chemicals.

棘球蚴病是全球分布的重要人畜共患疾病之一，严重危害人民健康，并给畜牧业带来巨大的经济损失，而目前治疗药物唯有甲苯达唑和阿苯达唑，且治愈率仅在30%左右，亟需找到新的有效药物，提高该病治愈率，减轻该病所致的疾病负担。本课题组前期发现一类对细粒棘球蚴生发层细胞和原头节有完全杀灭作用的氨基醇类化合物，可作为新型的抗棘球蚴候选药物。本项研究拟通过构效关系分析对该类化合物的有效基团进行预测，同时以反向分子对接技术为基础预测药物靶点，结合细粒棘球蚴组学信息、药物靶点和化合物结合位点信息等进行靶点筛选，并对该候选蛋白三维结构、功能等进行研究从而明确氨基醇类化合物抗棘球蚴作用靶点。本次研究确定的氨基醇类化合物有效基团和候选药物靶点蛋白可作为高通量药物筛选的基础，从而加快包虫病的药物研究进程，开拓包虫病药物治疗的新途径。

棘球蚴病（Echinococcosis），又称包虫病（Hydatid diseases），是一种全球分布的重要人兽共患病。患者通过误食虫卵致病，寄生虫在其体内产生占位性病变，使患者丧失劳动能力甚至死亡。目前，治疗药物仅有同为苯并咪唑类的阿苯达唑和甲苯达唑两种，且治愈率均不高，亟待找到新的替代药物。本课题研究的一类氨基醇类化合物是指包括羟基（-OH）和氨基（-NH、-NHR以及-NR2）的烷烃类化合物，该类结构表现出抗疟原虫、抗血吸虫、抗丝虫、抗肿瘤及抗菌等活性。. 本研究通过优化和改进细粒棘球蚴原头节（羊源）和生发层细胞（鼠源）体外培养条件，建立了基于原头节和生发层细胞的抗细粒棘球蚴体外药物的高通量筛选方法并验证了筛选模型的筛选模型的效率。应用上述建立的体外药物筛选方法对131个氨基醇类化合物进行初筛，结果表明20%的待选氨基醇类化合物对原头节和生发层细胞均表现出较强的活性，其中有13个化合物的LC50及IC50均低于10 µg/ml。经过类药性分析和毒性预测和测定确定3个氨基醇化合物的细胞毒性低于甲氟喹，有作为先导化合物的潜能，待进一步研究后有可能发展为抗棘球蚴的新型化合物。根据上述体外药效结果，建立基于活性氨基醇结构的药效团模型，该药效团包括一个正电荷中心、一个疏水芳香族、两个疏水中心和一个氢键供体。通过idTarget服务器对活性氨基醇类化合物的药物靶点进行了预测，并通过序列比对和、同源建模和分子对接对药物靶点进一步进行筛选，最终筛选出糖原磷酸化酶作为氨基醇类化合物的候选药物靶点。体外结果表明，甲氟喹对细粒棘球蚴的糖原磷酸化酶仅在高浓度482.2 µM有一定的抑制作用，其抑制率为57.8%。根据上述药物靶点的三维结构在化合物库中进行虚拟筛选，对排名靠前的化合物进抗棘球蚴体外药效测定，从中筛选获得2个高效低毒的化合物待进一步进行研究。