为了发现新型的BChE抑制剂，应用了分级虚拟筛选方案，然后进行了生化评估。购买并合成了最有效的化合物8012-9656（eqBChE IC50 = 0.18±0.03μM，hBChE IC50 = 0.32±0.07μM）。它以非竞争性方式抑制BChE，并可能占据结合袋，与靶标形成多种相互作用。事实证明8012-9656在体内和体外都是安全的，并且在减轻东莨菪碱引起的他克林认知障碍方面表现出可比的性能。另外，用8012-9656进行的治疗几乎可以使Aβ1-42（icv）受损的认知功能恢复到正常水平，并且表现出比多奈哌齐更好的行为表现。 Aβ1-42总量的评估证实了其抗淀粉样蛋白形成的特性。此外，8012-9656具有穿透血脑屏障（BBB）的能力，较长的T1 / 2和较低的固有清除率。因此，新型潜在的BChE抑制剂8012-9656可被认为是一个潜在的先导化合物，用于抗AD药物的进一步研究。
能量优化（Minimization）：Discovery Studio中可基于CHARMm等一系列力场，以及包含GBSW等多种不同类型的隐式溶剂模型，对蛋白质、核酸、多糖、多肽、小分子以及相应的复合物进行能量优化。
DS CDOCKER 是基于CHARMm的对接程序，采用soft-core potentials以及optional grid representation将配体分子与受体活性位点进行对接。
ref：J. Med. Chem. 2020,DOI:10.1021/acs.jmedchem.0c01129 IF=6.054
链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.0c01129
阿尔茨海默氏病（AD）是最常见的进行性神经退行性疾病，通常表现为认知障碍和记忆力丧失引起的多种行为问题。随着疾病的发展，AD患者会遭受语言障碍，迷失方向，情绪和行为障碍。如今，AD已成为全球性的公共卫生问题，对人类生活构成巨大威胁，给社会带来沉重负担。根据《 2019年世界阿尔茨海默氏病报告》，2019年全球有超过5000万的AD患者，而这一数字到2050年将增加到1.52亿。AD是世界上十种没有有效治疗方法的致死性疾病中唯一的一种。尽管迫切需要AD药物的研发，但AD的确切病理原因尚未阐明。然而，有几个标志性特征，包括遗传因素，神经递质系统中的代谢和功能异常，由异常的β-淀粉样蛋白（Aβ）聚集和沉积引起的神经毒性，由tau过度磷酸化形成的老年斑（SP）和神经原纤维缠结（NFT）以及过度的炎症反应基于这些假说，研究人员付出了很多努力，但收效甚微。除了N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）阻断剂美金刚之外，抗AD药物主要靶向神经递质系统，如多奈哌齐，加兰他敏和卡巴拉汀（rivastigmine），但是这些药物由于不能延迟而只能在AD早期使用。或停止病情发展，或因长期服用药物而出现较大副作用而受到限制。
胆碱能假说认为AD脑中的胆碱能神经元受到严重破坏。乙酰胆碱（Ach）的水平大大降低可能会导致一系列典型的AD病理特征，例如认知功能障碍。胆碱酯酶（ChEs）负责Ach的水解和代谢以控制其水平。存在两种称为乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BChE）的ChEs.AChE一直是水解Ach的主要酶（〜90％）。现有药物干扰ChE的Ach水解功能，以增加突触中的Ach水平和中枢兴奋性，从而改善认知障碍并进行AD治疗。但是，这些药物的发病时间是有限的。这是因为AD患者的神经元受到严重损害，AChE水平不可逆地降低了90％以上，而BChE水平可以提高到生理状况的120％。因此，在进行中的AD中，BChE作为一种重要的作用补偿酶。此外，最近的研究指出BChE与Aβ高度相关.BChE的组织化学定位已表明BChE在老年斑中的沉积与Aβ的逐步聚集密切相关。研究人员还观察到，在BChE基因敲除（KO）小鼠中，脑内原纤维Aβ斑块明显减少，表明BChE可能促进了Aβ斑块病理。注射神经毒性Aβ25-35不会干扰BChE-KO小鼠的认知功能。 ，野生型小鼠注射后表现出认知障碍。因此，抑制BChE是治疗晚期AD的有前途的策略。
图一. 虚拟筛选流程
除有效性外，选择性抑制BChE对保证药物安全性也很重要。据报道，AChE-KO小鼠可以存活，但只能存活到成年，并且患有严重的生理缺陷。此外，外周残留的AChE抑制剂可能会引起不良副作用，如腿抽筋和胃肠道不适。由于心动过缓性心律失常的风险，患有心脏传导缺陷的患者被禁止使用AChE抑制剂。相反，研究表明BChE-KO小鼠可以健康生长。从这个角度来看，选择性抑制BChE表现出极好的安全性，其外围残基不太可能引起无法忍受的毒性和不良反应。
在本研究中，我们通过对包含1，293，896个分子的Chemdiv化合物数据库进行基于形状的筛选，得到1294个化合物，然后使用Discovery Studio 2019中CDOCKER 进行了第二轮筛选，得到186个化合物，基于结合模式分析从中选出13个化合物做活性评估，最后发现4个活性较好的化合物，从中成功地发现了新型的选择性BChE抑制剂8012-9656，并公开了其合成程序。此外，执行8012-9656的结合模式和酶动力学以揭示配体受体相互作用。抗增殖，肝毒性和单剂量急性毒性生物评估证实了其安全性。
为什么选择Discovery Studio？
1. Discovery Studio CDOCKER 首先采用高温动力学的方法随机搜索小分子构象，随后采用模拟退火的方法将各个构象在受体活性位点区域进行优化，从而使对接结果更加准确。
2. Discovery Studio 中可基于CHARMm等一系列力场进行能量计算及能量优化；
3. Discovery Studio 应用广泛，操作简便，图形化界面十分友好，结果易于分析。
