背景
人體免疫系統的一個關鍵特征是能夠在不靶向健康細胞或組織的情況下保護免受病原體侵害。免疫反應的趨化性運輸由20 種G白偶聯受體（GPCR）和超過40種趨化因子協調，這些趨化因子在正確的時間引導免疫細胞巡邏到正確的位置。炎性趨化因子及其受體在炎癥刺激下被誘導，而穩態趨化因子被表達并產生“細胞高速公路”，其不斷地將細胞導向特定器官。重要的趨化因子配體是CCL19和CCL21，其結合CC趨化因子受體7（CCR7）以引導B細胞，T細胞和抗原呈遞樹突細胞到整個身體的淋巴結。但是狡猾的癌細胞可以利用CCR7滿足自己的擴張需求。信號蛋白引導它們離開原來的腫瘤，進入淋巴系統，在體內擴散，最終到其他組織中形成轉移瘤。因此設計用于抑制CCR7的小分子配體具有解決淋巴結轉移的巨大潛力，淋巴結轉移是癌癥相關死亡的主要原因。目前市場上靶向趨化因子受體的小分子藥物屈指可數，相關藥物的臨床試驗往往因為有效性、選擇性欠佳而失敗。
晶體結構解析
瑞士保羅謝爾研究所（Paul Scherrer Institute，簡稱PSI）和羅氏制藥的科學家首先通過結構生物學方法解析出CCR7與小分子Cmp2105的復合物晶體結構。復合物晶體結構發現Cmp2105不是結合在傳統的正構位點，而是在TM1，TM2，TM3和TM6的末端與TM7和H8之間的環之間與CCR7的細胞內部分的別構位點，這與CCR2中CCR2-RA-[R]，CCR9中的Vercirnon和β2-腎上腺素能受體中的Cmpd-15PA類似。
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圖1.?CCR7-Cmp2105復合物晶體結構
圖片來源Cell
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?圖2. 正構位點與別構位點分析
圖片來源Cell
虛擬篩選
利用Cmp2105作為查詢分子，對羅氏制藥小分子庫中的230萬個化合物中進行基于三維形狀相似性的篩選，篩選出具有不同拓撲結構但具有類似3D藥效團的配體。選擇293種類似物進行熱穩定性測定，從中選擇最強的2個分子進行進一步研究。分子CS-1含有特征性的環砜，缺乏Cmp2105中的仲胺。利用分子對接方法將其置于變構結合口袋中，磺?；嫦騎M7-H8，沒有氫鍵可與Asp94相互作用。這解釋了該配體2.4℃的較小穩定作用，但也證明了TM7-H8是小分子與CCR7結合的關鍵區域。尤其值得注意的是化合物Navarixin（或SCH-527123或MK-7123），一種對CXCR1和CXCR2有效和生物可利用的拮抗劑。Navarixin已經作為潛在的抗轉移藥物進入2期臨床試驗，用于結直腸癌和其他一些侵襲性癌癥。過去人們以為它是與另一種受體結合，抑制癌細胞的其他功能。這一結果則表明，這是一種多靶點拮抗劑。
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圖3. 三維相似度虛擬篩選得到化合物及其活性最好的2個化合物分子對接后結合模式
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計算部分總結
靶點：
趨化因子受體-7（簡稱CCR7）
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篩選化合物庫：
羅氏制藥內部的230萬化合物庫
計算方法：
二維/三維相似度篩選(Similarity Search)，分子對接(Docking)
計算軟件：
二維相似度：Pipeline Pilot
三維相似度：FastROCS
分子對接：GOLD
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總結
本文利用結構生物學手段，針對GPCR家族的CCR7解析出復合物晶體結構，并發現其為結合在別構位點的別構抑制劑，并利用計算機輔助藥物設計的手段，對230萬化合物庫進行虛擬篩選，發現一些新的別構抑制劑，并通過分子對接確認TM7-H8是別構抑制劑結合的重要位點，其中一個別構抑制劑Navarixin正在臨床階段，揭示該藥物是一種多靶點拮抗劑，對癌癥治療具有重要意義。
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參考文獻
Jaeger, K.,Bruenle, S.,Weinert, T.,et al. Structural Basis for Allosteric Ligand Recognition in the Human CC Chemokine Receptor 7. Cell?2019, 178(5):1222.?doi.org/10.1016/j.cell.2019.07.028
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