脑胶质瘤(glioma)是成人中枢神经系统最常见的原发恶性颅内肿瘤之一,占到了脑部肿瘤的30%~40%,具有极高的侵袭浸润性,因此世界卫生组织将大部分胶质瘤级别定位为III~IV级恶性肿瘤,其凶险程度极高。尽管其治疗已经从单一的手术治疗发展为手术、放疗及化疗的综合治疗,但是其患者的预后依然不令人满意。近年来生物信息学技术的发展使我们能够在分子以及基因水平上认识胶质母细胞瘤的发生、发展及转移,生物信息学研究帮助研究者以系统、准确、有效的方式揭示了胶质母细胞瘤的治疗性分子靶点,阐明了肿瘤发生发展及转移的理论基础,这使得研究胶质母细胞瘤的遗传改变和分子机制成为了可能。在生物信息学分析的辅助下,研究人员可以探索核心驱动基因诱发胶质母细胞瘤的分子机制,并从疾病相关基因簇中发掘新型的诊断性生物标记或治疗靶点。基因本体论(GO)分析是一种研究基因的生物过程、分子功能和细胞成分的方法,通过GO富集分析可以明确胶质母细胞瘤中异常表达和调节的生物学功能、细胞信号通路以及细胞定位。另外,京都基因与基因组百科全书(KEGG)为生物学细胞信号通路提供分析,能够帮助我们找到胶质母细胞瘤组织样本中显著改变的细胞信号通路。蛋白-蛋白互作用网络分析(PPI)能够帮助我们从蛋白互相作用模型以及拓扑学的角度探究胶质母细胞瘤分子机制,发现潜在的治疗靶点。基因集合富集分析(GSEA)可以进一步探究胶质母细胞瘤中异常改变的细胞信号通路。虚拟药物筛选和蛋白质分子对接技术被广泛用于特定蛋白质抑制剂、激动剂的筛选,利用一系列计算模块进行计算分析,以筛选出药理特性最好,与核心驱动基因编码蛋白结合亲和力最强的药物。ENMD-2076是一种新型口服可生物利用的小分子药物,也是双周期蛋白依赖性激酶和极光激酶的抑制剂,具有脂溶性,广谱抗肿瘤,易透过血脑屏障等性质。本研究中,通过生物信息方法筛选出胶质母细胞瘤(Glioblastoma,GBM)组织的高表达核心驱动基因后,我们利用虚拟药物筛选和蛋白分子对接技术筛选出该基因编码蛋白的抑制剂。随后我们使用胶质母细胞瘤细胞系以及胶质瘤荷瘤小鼠作为实验对象,进行MTT细胞增殖实验、CFA集落形成实验、体外划痕实验、Transwell小室侵袭实验、蛋白印迹Western Blot、细胞凋亡实验、流式细胞术、细胞周期测量、细胞免疫荧光、免疫组化技术及动物实验等一系列体内外实验论证该药物的抗胶质母细胞瘤效果。我们的主要实验结果如下:(1)AURKA,NDC80,KIF4A,NUSAP1,KDR是胶质母细胞瘤发生发展的核心驱动基因。(2)AURKA,NDC80,KIF4A,NUSAP1基因低表达的患者预后更好。(3)ENMD-2076与AURKA、KDR基因所表达的Aurora A和VEGFR-2蛋白具有很高的结合亲和力,被预测没有肝毒性,具有良好的脂溶性,易于吸收且易通过血脑屏障。(4)体外实验证明ENMD-2076通过诱导肿瘤细胞的凋亡而抑制肿瘤细胞的增殖。(5)动物实验证明了ENMD-2076具有良好的抗胶质母细胞瘤增殖的效果,并与我们预测的药物在体内的安全性一致。(6)ENMD-2076的抗癌作用机制表明其通过阻断EMT过程抑制GBM细胞的迁移、侵袭;诱导胶质母细胞瘤细胞周期阻滞于G2-M期;通过降低抗凋亡蛋白Bcl-2和增加裂解Caspase-3、Bax的促凋亡蛋白来诱导胶质母细胞瘤细胞凋亡;通过抑制PI3K/AKT/m TOR信号通路进而抑制GBM细胞的增殖、迁移以及诱导GBM细胞凋亡。结论:生物信息学分析显示,AURKA和KDR是GBM的关键治疗靶点。通过虚拟药物筛选技术发现ENMD-2076是Aurora A激酶和VEGFR-2的有效抑制剂。体内外试验表明ENMD-2076是治疗胶质母细胞瘤的一种安全、有效的药物。