食管癌是威胁人类健康和生命的最常见恶性肿瘤之一。在全球恶性肿瘤中，其发病率和死亡率分别排名第7和第6位。在我国，食管癌分别占全球所有新发病例和死亡病例的43.0%和37.0%，其中食管鳞状细胞癌（ESCC）是主要亚型。由于早期症状非典型、恶性程度高、侵袭性和有限的治疗选择，ESCC的5年生存率仅为30%。一项新的研究通过CADD辅助药物研究结合活性筛选，成功从FDA批准的药物中筛选得到了新型ILK高选择性抑制剂——尼洛替尼。

       图一 尼洛替尼结构式

       老药新用是药物开发的主要方式之一，由于已批准的药物经历了所有阶段的临床试验，以进入市场，因此已知和接受的安全数据，大大降低了研发风险、时间和成本。例如，西地那非（图二）是一种磷酸二酯酶5型（PDE5）抑制剂，最初开发用于治疗高血压，但后来被FDA批准用于治疗勃起功能障碍和肺动脉高压。

       图二 西地那非结构式

       计算机辅助药物设计（CADD）的使用可以降低研发失败率，其包括两种主要的药物设计技术：基于配体的药物设计（LBDD）和基于结构的药物设计（SBDD）。SBDD利用三维蛋白质结构的结构信息来预测大分子结合位点和配体的。分子对接是一种典型的SBDD方法，用于评估蛋白质和配体之间的结合亲和力。

       整合素连接激酶（ILK，图三）是一种细胞内蛋白激酶，不仅参与多种信号转导过程，还调节细胞周期、迁移和生长。研究表明，高ILK表达介导多种肿瘤的细胞增殖、迁移和分化，并影响肿瘤的治疗效果。研究发现，ILK在ESCC中高表达，而使用慢病毒进行干扰则显著抑制了ESCCs 的发生和发展。

       图三 ILK蛋白结构

       在新的研究中，研究人员首先对ILK蛋白的结合口袋进行了分析，选择了接触表面积最大的结构口袋进行药物对接。而后，研究人员从ZINC数据库下载了1615种FDA批准的药物分子，使用AutoDock Vina工具，分别与ILK蛋白进行对接，成功得到了结合能低的药物分子（图四）。其中，尼洛替尼（ZINC6716957）和替尼泊苷（ZINC4099009）结合能最低。因此，研究人员选取尼洛替尼（ZINC6716957）和替尼泊苷（ZINC4099009）进行下一步实验。

       图四 结合能低的10个药物分子

       尼洛替尼（ZINC6716957）和替尼泊苷（ZINC4099009）与ILK蛋白对接结果如图五和图六所示。

       图五 尼洛替尼分子与ILK蛋白分子对接3D图

       图六 替尼泊苷分子与ILK蛋白分子对接3D图

       表面等离子共振（SPR）实验进一步证实了尼洛替尼（ZINC6716957）和替尼泊苷（ZINC4099009）与ILK蛋白的作用，其中尼洛替尼优于替尼泊苷。同时，CCK8实验活性测试显示，对ESCC细胞系，尼洛替尼的半抑制浓度值为40 μM，而替尼泊苷的半抑制浓度值在162.7-396.2nM之间。这表明替尼泊苷对ESCC细胞的细胞毒 性差于尼洛替尼，这与SPR结果一致。

       图七 CCK8实验数据

       目前对ILK抑制剂的研究存在选择性和特异性方面的问题，因此需要不断筛选ILK抑制剂，以识别其广泛的抗肿瘤活性。在本研究中，研究人员使用虚拟筛选结合活性测试成功筛选得到了尼洛替尼这一高选择性ILK抑制剂，为食管鳞状细胞癌的治疗带来了新的希望，也为老药新用药物开发提供了方法参考。

       参考资料：

       Computational Drug Repurposing Approach to Identify Novel Inhibitors of ILK Protein for Treatment of Esophageal Squamous Cell Carcinoma