靶向menin-MLL相互作用界面的药物发现与药物设计

The menin-MLL fusion protein interface, which is a form of protein-protein interactions (PPI), represents an attractive therapeutic target in acute leukaemia. Drug design targeting PPI has became a subject of intense activity in drug discovery. However, to date, the small molecule inhibitors against menin-MLL interface shares the same scaffold, with poor drug-likeness, the peptide inhibitors have not been reported. Thus, it is necessary to develop novel menin-MLL inhibitors. In our study, we have established the virtual screening models against menin-MLL interface, as well as the molecular and celluar levels of experimental platform, to identify menin-MLL inhibitors. Further optimization of menin-MLL inhibitors screening platform would be carried on. Through the combination of molecular docking, pharmacopore models, scaffold hopping, focused combinational library design, protein-protein docking, key residues grafting, synthesis, molecular biology and parmacology methods, more small molecule and peptide inhibitors with novel scaffolds and good pharmaceutical properties are expected. This study will light on the development of powerful probes and new therapies for MLL-mediated leukaemogenesis. We plan to publish 2-3 papers in SCI and apply for 2-3 patents.

Menin蛋白与MLL融合蛋白的相互作用界面被认为是一类理想的白血病治疗靶标，基于蛋白-蛋白相互作用开展药物设计是目前研究的重点和热点。由于目前报道的menin-MLL小分子抑制剂骨架单一、类药性不佳，多肽类抑制剂尚未见报道。因此，寻找新的menin-MLL抑制剂十分必要。本研究将基于我们建立的menin-MLL虚拟筛选平台和分子及细胞水平的实验平台，筛选小分子和多肽类抑制剂，同时进一步优化并完善已建立的抑制剂筛选与评价平台。我们将综合运用分子对接、药效团模型、骨架跃迁、靶向集中组合库、蛋白-蛋白对接、关键残基嫁接、构效关系研究等分子设计及结构优化方法，结合有机合成、分子生物学和药理学等实验方法，加速药物设计并获得全新、活性高、类药性佳的menin-MLL抑制剂，为抗白血病提供新的药物先导结构，为开发具有自主知识产权的创新药物奠定基础。本申请项目拟发表SCI论文2-3篇，申请专利1-2项。

MLL（mixed lineage leukemia）基因染色体易位可编码产生MLL融合蛋白，与MLL型白血病的发生密切相关。在目前的医疗条件下，常规的白血病治疗手段对于MLL型白血病收效甚微，开发新型治疗手段迫在眉睫。MLL融合蛋白诱发白血病的活性依赖于其与menin的相互作用，因此menin-MLL相互作用界面被认为是一类理想的白血病治疗靶标。针对该靶点设计抑制剂破坏两者相互作用，可以为治疗MLL型白血病提供药物先导结构。由于目前已报道的靶向 menin-MLL相互作用的小分子抑制剂结构单一、类药性不佳，这极大地限制了menin和MLL的体内外分子机制研究及其小分子抑制剂在抗肿瘤方面的应用。因此，寻找成药性高、结构新颖、易改造的menin-MLL的小分子抑制剂具有重要的生物学意义和临床应用前景。在本研究中，我们首先运用药效团模型和骨架跃迁等计算机辅助药物设计的方法，对一个包含有约1600个现有临床药物的数据库进行虚拟筛选；然后，采用荧光偏振（FP）实验对挑选出的潜在候选分子进行测定，得到三种活性化合物可以有效抑制menin和MLL的结合，其中化合物Neomycin和Tobramycin的抑制常数Ki值分别为18.8 µM和59.9 µM，并通过Thermal Shift、等温滴定量热法（ITC）进一步确证了化合物与menin的结合；另一种化合物Loperamide的IC50值为69 ± 3 µM，我们对其进行了一系列结构优化，得到三种活性较好的menin-MLL抑制剂DC_YM21, DC_YM25和DC_YM26，IC50值分别为0.83 ± 0.13 μM, 0.69 ± 0.07 μM和0.66 ± 0.05 μM；进一步研究发现DC_YM21具有较好的细胞活性，可有效抑制表达MLL融合蛋白的白血病细胞株增殖，并可引起细胞周期阻滞和分化。综上所述，本研究为靶向menin-MLL相互作用提供了全新的骨架分子，为MLL型白血病提供了潜在的药物先导结构。