模拟复杂分子相互作用的技术有助于研发癌症和COVID-19等疾病的新治疗方法

　　

明尼苏达大学双子城分校生物医学工程师领导的一个团队开发了一种普遍可访问的应用程序，可以模拟复杂的分子相互作用，这将使研究人员能够设计出更好的治疗癌症和COVID-19等疾病的方法。

该论文基于研究人员在2019年发表的一项研究。现在，他们扩展了这项技术，以模拟更复杂的分子相互作用，让非专家更容易使用该应用，并将他们的发现用于阐明SARS-CoV-2病毒是如何感染人体的。

这项研究发表在自然通讯，一份同行评议的开放获取的科学期刊。这款名为MVsim的应用程序可供其他研究人员免费使用GitHub．

该模拟器预测多价相互作用的强度、速度和选择性，其中涉及具有多个结合位点的分子，可用于开发治疗疾病的药物，特别是癌症和COVID-19。

该论文的资深作者、明尼苏达大学生物医学工程系教授Casim Sarkar说:“多价相互作用在自然生物系统中真的很重要，现在人们开始创造性地利用它们独特的结合特性来创造新的治疗药物。”

Sarkar补充说:“使用多价药物，原则上你可以以一种标准的单价药物不可能实现的方式非常具体地靶细胞，但在它们的设计中有许多变量需要考虑，该领域迄今为止的大部分工作都是通过试验和错误完成的。”“现在，使用MVsim，我们能够做出良好的预测，用于更理性地设计这种治疗方法。”

许多抗癌药物不仅能与肿瘤细胞结合，还能与它们本不打算靶向的细胞结合，这通常会给患者带来不必要的副作用。通过使用MVsim优化多价相互作用的特异性，研究人员可以设计出更具体地靶向肿瘤细胞的药物，同时最大限度地减少与体内其他细胞的结合。

另一个例子是SARS-CoV-2病毒。科学家们知道，这种病毒正在进化，以便更好地感染我们的细胞，避开我们的免疫系统，但病毒如何做到这一点的分子机制相对未知。利用他们的MVsim技术，明尼苏达大学的研究人员能够更深入地探索这一过程，揭示了病毒多价刺突蛋白中单个结合域在细胞感染状态和免疫逃避状态之间切换的速率。

萨卡尔解释说:“我们基本上有一个计算显微镜，它允许我们观察内部，看看像SARS-CoV-2刺突蛋白这样的多价蛋白质在分子水平上做什么。”“这种程度的分子细节很难用物理实验捕捉到。MVsim的真正力量之一是，我们不仅可以更多地了解这些系统的工作方式，而且我们还可以使用这个工具为癌症和COVID-19等疾病设计新的多价交互作用。”

研究人员已经确定了限制当前和未来SARS-CoV-2变种传染性的潜在方法，他们计划很快进行测试。

这项研究由美国国立卫生研究院和明尼苏达大学医学工程研究所的COVID-19快速反应基金资助。

除了Sarkar，研究团队还包括来自布达佩斯科技经济大学的研究人员Bence bruncics和来自明尼苏达大学生物医学工程系的Wesley Errington。