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为解决抗疟药物靶点发现难题，研究人员分析恶性疟原虫基因组，确定 867 个候选靶点，意义重大。
疟疾，作为一种严重威胁人类健康的全球性传染病，长期以来困扰着科学界。目前，抗疟药物研发面临诸多挑战，传统通过表型衍生抑制剂的作用机制研究来识别抗疟靶点的方法，不仅耗时费力，而且可发现的靶点空间还受到现有化合物库和表型检测条件的限制。寻找新的抗疟靶点迫在眉睫，这对于开发作用机制和耐药性与现有药物不同的抗疟药至关重要。
在此背景下，来自多个机构的研究人员共同开展了一项极具意义的研究。该研究成果发表在《npj Drug Discovery》上。研究人员借助蛋白质结构预测领域的最新进展，系统地评估了恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）的基因组，旨在识别新的抗疟药物靶点，为抗疟药物研发开辟新路径。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，利用 AlphaFill、BindingDB 和 BRENDA 等数据库，整合多源数据来确定具有小分子结合证据的蛋白质。通过 AlphaFill 基于 AlphaFold 结构与 PDB-REDO 数据库中结构的同源性预测配体，从 BindingDB 获取实验测定的蛋白质 - 配体结合亲和力数据，以及从 BRENDA 获取酶 - 抑制剂相互作用信息 。其次，整合恶性疟原虫和伯氏疟原虫（P. berghei）的 essentiality 数据，根据基因在无性血液阶段（asexual blood stage，ABS）对寄生虫生长的必要性进行分类。此外，创建了一个评分标准，对候选靶点从多个方面进行手动评分，以评估其作为抗疟药物靶点的潜力 。
研究结果如下：
- 定义具有小分子结合证据的基因：从恶性疟原虫 3D7 基因组的 5318 个蛋白质编码基因中，确定了 1660 个具有小分子结合证据的独特蛋白质。其中许多蛋白质仅由一种证据来源识别，凸显了多证据来源减少假阴性的重要性。对 43 个已知抗疟靶点的评估显示，除 NCR1 外，其余均有至少一种结合证据支持。
- 定义具有血期 essentiality 证据的基因：通过整合恶性疟原虫和伯氏疟原虫的 essentiality 数据，创建了 essentiality 证据强度分类方案。总共 1929 个恶性疟原虫蛋白质被归类为具有明确的 essentiality 支持，这一分类结果也显示出当前数据在确定疟原虫基因 essentiality 方面存在一定的不一致性，但多证据整合提高了对 “明确支持” 蛋白质作为潜在抗疟靶点的信心。
- 确定具有结合和血期 essentiality 的蛋白质：取具有小分子结合证据的 1660 个蛋白质和非 “不支持” 的 2992 个蛋白质的交集，经筛选后得到 867 个候选靶点。这些靶点分布于整个基因组，其中 577 个在恶性疟原虫和伯氏疟原虫数据集中均被确认为 essential，暗示其对多种疟原虫物种的治疗潜力。
- 构建注释资源以优先考虑候选靶点：为评估 867 个候选靶点，研究人员汇编了大量注释信息，涵盖基因组特征、蛋白质结构、表达数据等多个方面。这些数据可通过网络资源pftargetbrowser.org访问。GO 分析表明，候选靶点在小分子结合、核苷酸结合等功能方面高度富集。
- 对具有强 essentiality 证据的候选靶点进行评分：从 587 个被分类为 ABS essentiality “明确支持” 的候选靶点中，筛选出 540 个研究较少的候选靶点。根据创建的评分标准进行手动评分，分数范围为 6 - 96 分，平均分为 48.64 分。高得分的候选靶点如 TopoI 具有成为有效抗疟靶点的潜力，而低得分靶点也可能是潜在药物靶点，但需要更多研究。
- 对高排名候选靶点进行二次评分：对 67 个高排名候选靶点进行二次评分，平均分为 69.22 分。部分靶点评分差异较大，如 RbgA；也有部分基因如 ATCase 和 FNR 在两次评分中得分相同，证明了评分标准的实用性。
- 深入评估确定优先候选靶点：由 MalDA 专家对 67 个二次评分的高排名候选靶点进行深入评估，选择 27 个进行重点考虑。确定了两组有吸引力的靶点，包括参与蛋白质稳态的酪蛋白水解蛋白酶 ATP 酶（ClpQ、ClpS、ClpY、ClpP、ClpB1）和参与类异戊二烯生物合成途径的甲基赤藓糖醇磷酸酶（IspD、IspE、IspF）等。还特别强调了 ATCase、TopoI、GyrB、GluPho 和 BDP1 这五个靶点在药物研发方面的潜力。
- 确定值得进一步研究的候选靶点：二次审查发现 29 个候选靶点获得了最高的新颖性分数，尽管需要大量工作来确认其作为药物靶点的可行性，但它们具有潜在的研究价值。例如 PGM1 和 ARF1，具备一些有利特征，但仍需深入研究。
研究结论与讨论部分指出，该研究提供了恶性疟原虫基因组的系统数据汇编和更新的靶点集，确定了 27 个适合基于靶点的药物发现计划的候选靶点。然而，研究也存在一些局限性，如预测结合和 essentiality 证据的标准可能导致候选靶点列表存在假阳性，手动评分仅针对部分候选靶点，且评分标准倾向于已有研究的蛋白质 。尽管如此，该研究为未来的表型验证和小分子优化工作提供了起点，其靶点评估方法可应用于其他致病生物。研究人员相信，这一项目及相关网站将助力疟疾研究领域重新分配资源，推动高质量抗疟药物靶点的发现，为全球抗疟事业做出重要贡献。
