Drug Target Review | 虚拟现实(VR)用于新药设计

研究人员报告说，他们已经使用虚拟现实（VR）作为设计药物的新方法，并了解普通药物如何在分子水平上起作用。

这项研究是在英国布里斯托大学进行的，它允许研究人员使用VR步入蛋白质内部，通过VR中的互动分子动力学模拟（iMD-VR）来操纵蛋白质以及与原子结合的药物。利用这种iMD-VR方法，研究人员将药物分子“塞入”了蛋白质中，并能够准确预测药物的结合方式。

此项研究的共同负责人，布里斯托大学计算化学中心的阿德里安·穆赫兰德教授说：“许多药物通过与蛋白质结合而停止工作。例如，通过与特定病毒蛋白结合，药物可以阻止病毒繁殖。为了很好地结合，小分子药物需要紧贴蛋白质。药物发现的重要组成部分是找到与特定蛋白质紧密结合的小分子，并了解使它们紧密结合的原因，这有助于设计更好的药物。为了设计新疗法，研究人员需要了解药物分子如何适应其生物学靶标。为此，使用VR将它们表示为完全三维（3D）对象。然后，用户可以在蛋白质结合位点的活性口袋中放入药物，以发现它们如何结合在一起。”

此项研究中，研究人员试图将药物与蛋白质靶标结合，例如流感神经氨酸酶和HIV蛋白酶。测试表明，能够正确预测药物如何与靶标结合。通过将药物引入蛋白质中，科学家可以构建与实验中发现的药物复合物非常相似的结构。

研究人员还证明，有可能在模拟时间范围内从蛋白质靶标上解除结合和重新结合，这要比使用非交互式分子动力学引擎观察到的类似事件的时间域短得多。研究人员在不到五分钟的实时时间内就实现了使用iMD-VR生成的药物和蛋白质的完全脱结合和重新结合。

研究人员称，此研究表明VR可以有效地用于基于结构的药物设计。该项目使用现成的VR设备和开源软件框架。

穆赫兰德教授补充说：“这项工作的一个重要方面是药物及其蛋白质靶标具有充分的灵活性。对它们的结构变化和动力学建模，用户可以交互地操作它们，以发现药物如何与其生物学靶标相互作用。这是模拟药物结合的一种真正令人兴奋且功能强大的方法。这些工具将对新药的设计和开发有用。”

参考资料

Interactive molecular dynamics in virtual reality for accurate flexible protein-ligand docking

https://journals.plos.org/plosone/article/comments?id=10.1371/journal.pone.0228461

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