C–O–C型双黄酮类化合物作为ERα、PR、EGFR和mTOR多靶点抑制剂的计算机辅助研究及其在乳腺癌治疗中的潜力

本研究针对乳腺癌治疗中单靶点疗法效果受限及耐药性问题，通过综合计算机模拟方法系统评估了六种C–O–C型双黄酮类化合物作为ERα、PR、EGFR和mTOR多靶点抑制剂的潜力。研究发现这些化合物具有优异的结合亲和力、良好的药代动力学特性和低毒性，其中Loniflavone和Ochnaflavone表现尤为突出。该研究为开发新型多靶点抗乳腺癌药物提供了重要理论依据，具有显著的临床转化价值。

　　

乳腺癌是全球女性中最常被诊断的癌症，也是癌症相关死亡的主要原因之一。其分子复杂性和信号通路交叉对话常常降低单靶点治疗的有效性，凸显了对多靶点治疗策略的迫切需求。尽管目前已有多种治疗手段，如内分泌治疗、靶向药物和化疗等，但耐药性和疾病复发仍然是关键限制因素。例如，广泛使用的他莫昔芬(Tamoxifen)在20%–30%的患者中会引发耐药性。此外，现有药物常伴随严重副作用，这促使科研人员寻找更安全有效的多靶点疗法。

天然产物特别是植物化学物，因其结构多样性、较低毒性和广泛的药理活性而成为有希望的替代品。其中，酚类化合物表现出包括抗癌在内的多种生物活性。双黄酮类作为黄酮类的一个亚类，因其卓越的药理特性而受到关注，包括抗氧化、抗癌、抗病毒和抗炎活性，以及在阿尔茨海默病和帕金森病中的潜在神经保护作用。它们的独特结构特征赋予其强大的自由基清除、金属螯合和酶抑制特性，使其成为癌症化学预防和治疗的有吸引力的候选物。

在这项发表于《Computational and Structural Biotechnology Reports》的研究中，研究人员采用综合计算机模拟策略，评估了六种C–O–C型双黄酮类化合物——Delicaflavone (c₁)、Lophirone L (c₂)、Hinokiflavone (c₃)、Ochnaflavone (c₄)、Lanaroflavone (c₅)和Loniflavone (c₆)——作为四种主要乳腺癌相关靶点：ERα(雌激素受体)、PR(孕激素受体)、EGFR(表皮生长因子受体)和mTOR(雷帕霉素机制靶点)的潜在抑制剂。

研究人员运用了多种关键技术方法：通过分子对接评估结合亲和力和相互作用模式；采用密度泛函理论(DFT)计算量子化学描述符以分析电子特性；使用SwissADME、ADMETlab和ProTox-III等平台预测药代动力学(ADME)性质和毒性终点；进行100纳秒分子动力学(MD)模拟以评估复合物稳定性；最后通过MM-PBSA和MM-GBSA方法计算结合自由能，定量评估结合亲和力。

分子对接结果显示，所有双黄酮类化合物都表现出强大的结合亲和力，优于他莫昔芬等参考药物。Loniflavone显示出最佳的结合特性，与ERα的结合能为-11.5 kcal/mol，与PR为-10.4 kcal/mol，与EGFR为-9.6 kcal/mol，与mTOR为-11.0 kcal/mol。Ochnaflavone也显示出强亲和力：与ERα为-11.3 kcal/mol，与PR为-10.3 kcal/mol，与EGFR为-11.0 kcal/mol，与mTOR为-13.0 kcal/mol。相互作用分析揭示了这些化合物与各靶点活性位点残基形成多个氢键和疏水相互作用。

量子化学计算通过密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上进行，揭示了这些双黄酮类化合物的电子特性。Delicaflavone显示出最窄的HOMO-LUMO能隙(3.997 eV)和最高的全局软度(σ = 0.250 eV^-1)，表明其具有优异的电荷转移和自由基清除能力。其大偶极矩(6.788 D)表明与蛋白质靶标有利的静电相互作用。所有化合物都显示出负的化学势，表明热力学稳定性。

ADMET预测表明，所有双黄酮类化合物都满足药物相似性标准，仅因氢键供体数量略高而违反Lipinski五规则中的一项。预测的胃肠道吸收率约为50%，血脑屏障穿透性低，且均为CYP2C9底物。毒性预测显示所有双黄酮类属于5级毒性("吞咽可能有害")，但远低于他莫昔芬和乌利司他的毒性水平。

分子动力学模拟显示，选定的双黄酮类化合物与靶蛋白形成的复合物在100 ns模拟中保持稳定。RMSD、RMSF、Rg和氢键分析一致证明了配体结合的稳定性和最小的构象漂移，特别是在ERα、PR和EGFR复合物中。mTOR复合物表现出较大的变异性，这与其四聚体结构有关，但配体仍保持有利的相互作用。

结合自由能计算通过MM-PBSA和MM-GBSA方法进行，证实了这些双黄酮类化合物的强结合亲和力。对于ERα，化合物c₂表现出最强的结合亲和力，ΔG_bind^GB = -54.44 ± 0.78 kcal/mol，ΔG_bind^PB = -44.06 ± 0.54 kcal/mol。这些值显著优于他莫昔芬对照组。残基能量分解分析表明，这些双黄酮类与比参考药物更广泛的结合位点残基相互作用，可能解释了其增强的结合亲和力。

研究结论表明，C–O–C型双黄酮类化合物作为多靶点抑制剂在乳腺癌治疗中表现出巨大潜力。通过综合计算机模拟方法，研究发现这些天然化合物对ERα、PR、EGFR和mTOR具有强结合亲和力、良好的药代动力学特性和低毒性。其中Lophirone L、Ochnaflavone和Hinokiflavone表现最为优异，其结合稳定性和热力学行为均优于参考药物他莫昔芬。

这项研究的重要意义在于为开发新型多靶点抗乳腺癌药物提供了坚实的理论基础。这些双黄酮类化合物能够同时抑制多个关键靶点，可能克服现有单靶点疗法的耐药性问题。此外，作为天然产物，它们预计具有较低的毒副作用，有望提高治疗安全性。研究采用的综合计算机模拟方法也为未来药物发现提供了有效策略，特别适用于多因素癌症如乳腺癌的药物开发。这些发现为后续的实验验证和临床转化研究指明了方向，具有重要的科学价值和临床意义。