北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室周德敏/张礼和团队研究成果入选2017年“中国科学十大进展”

2017年中国科学十大进展于2018年2月27日在京发布,北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室周德敏教授/张礼和院士团队研究成果“将病毒直接转化为活疫苗及治疗性药物”入选。流感、艾滋病和埃博拉出血热等烈性传染病时刻危害着人类的健康和社会稳定,其幕后黑手是结构和功能多样且快速变异的病毒,而疫苗是预防病毒感染的有效手段。周德敏、张礼和研究团队以流感病毒为模型,在保留病毒完整结构和感染力的情况下,仅突变病毒基因的一个三联遗传密码为终止密码,流感病毒就由致病性传染源变为预防性疫苗,再突变多个三联码为终止密码,病毒就变为治疗性药物。

前言:天然药物及仿生药物国家重点实验室“化学生物学驱动的药物创新”专刊

天然药物及仿生药物国家重点实验室（以下简称本室）是我国首批建立的国家重点实验室之一. 20世纪80年代,王夔和张礼和等实验室的奠基者,抓住了历史赋予的机遇,于1985年在北京（医科）大学建立我国第一个药学领域国家重点实验室,并清晰地勾勒出了国家重点实验室的发展方向.实验室设有学术委员会和管理委员会.

采用毛细管电泳方法以凝血酶为靶筛选天然药物提取化合物

采用毛细管电泳(CE)法研究了凝血酶和水蛭素及肝素间的相互作用,并测定了凝血酶和水蛭素的结合常数.选择凝血酶为靶点,建立了快速灵敏的从天然植物提取物中筛选出先导化合物的CE方法.在接近生理环境的水溶液条件下,研究了两色金鸡菊、肉苁蓉和黄蜀葵中天然植物提取物与凝血酶之间的相互作用;与阴性对照和阳性对照相比,从11个天然化合物中快速筛选出与凝血酶有相互作用的6个化合物,提高了天然植物提取物药理活性筛选的效率.

鸡血藤在大鼠体内的排泄动力学研究

目的:研究大鼠灌胃鸡血藤水提取物的排泄动力学,为其临床应用提供科学依据。方法:给雄性SD大鼠灌胃鸡血藤水提取物(30 g·kg^(–1),以生药量计),分别在给药后的2、4、6、8、12、24、48 h收集每组的粪便和尿液。采用超快速液相色谱-质谱法检测大鼠排泄物样品,通过与对照品比对后鉴定和定量鸡血藤水提取物中化合物。结果:在大鼠48 h排泄的尿液和粪便中可检测到20个原型化合物,即烟酸(1)、对羟基苯甲酸(2)、水杨酸(3)、6,9-二羟基大柱香波龙-4,7-二烯-3-酮(4)、大豆苷(5)、8,9-二羟基大柱香波龙-4,6-二烯-3-酮(6)、异落叶松脂素(7)、芒柄花素(8)、4′,8-二甲氧基-7-O-β-D-吡喃葡萄糖基异黄酮(9)、(+)-松脂酚(10)、(+)-表松脂酚(11)、8-甲雷杜辛(12)、芒柄花素钠(13)、3′-甲氧基大豆素(14)、鸡血藤黄醇A (15)、毛蕊异黄酮(16)、艳紫铆素A (17)、奥刀拉亭(18)、鹰嘴豆芽素A (19)和(6a R,11a R)-高丽槐素(20)。结论:鸡血藤中的一些原型化合物可通过大鼠尿液和粪便排出体外。

青龙衣毒性作用及体外抗肿瘤作用的实验研究

目的 :青龙衣提取物及其分离成分的毒性及体外抗肿瘤作用。方法 :采用常规小鼠急性毒性试验方法 ,MTT [3 (4 ,5 dimethylthiazol 2yl) 2 ,5 diphenylterazoliumbromide ,MTT]法和SRB(sulforhodaminB)法对青龙衣提取物及其分离成分的抗肿瘤作用进行了初步筛选。结果 :除小鼠腹腔注射青龙衣氯仿萃取物LD50 为 5 75 .38mg·kg-1和青龙衣醋酸乙酯萃取物为 130 3.5 9mg·kg-1,青龙衣总提取物和青龙衣石油醚萃取物、正丁醇萃取物和水萃取物小鼠口服及腹腔注射LD50 均大于 5g·kg-1。醋酸乙酯粗提部分对人白血病细胞株HL6 0在 10 0 μg·mL-1时 ,细胞抑制率 <5 0 % ,在 10 0 μg·mL-1剂量下 ,青龙衣的氯仿粗提部分和醋酸乙酯粗提部分对白血病细胞株HL6 0、人胃癌细胞株BGC82 3及人宫颈癌细胞株Hela细胞的抑制率均 >5 0 % ,其IC50 (生长抑制 ) <10 0 μg·mL-1。结论

冠心Ⅱ号抗缺血性心肌损伤的自由基机理实验研究

目的 :比较研究冠心Ⅱ号及其组成成分丹参、赤芍、川芎、红花、降香清除活性氧自由基 (OFR) ,克服实验性急性心肌缺血所致损伤及保护心肌组织的分子作用机制。方法 :大鼠腹腔注射垂体后叶素 (pit) ,致急性心肌缺血作为实验动物模型 ,采用低温电子顺磁共振 (EPR)技术直接测定动物组织内氧自由基的水平。结果 :模型组大鼠心肌组织的病理切片 (HE染色 )及通过大鼠心电图的描记证实心肌组织发生了急性心肌缺血的典型病变 ,EPR实验表明心肌组织内OFR水平异常增高 ;而冠心Ⅱ号及其各单味药的乙醇粗提物均可使心肌组织内异常的自由基水平降低或接近正常 ,因而减轻了心肌组织的损伤程度。结论 :氧自由基过量生成导致心肌组织损伤。运用低温EPR技术可直接测定其水平。冠心Ⅱ号及其组分抵抗并修复心肌损伤作用的分子机理之一是清除组织内异常增高的活性氧自由基。为进一步探讨中药复方的组方机理提供依据。

应用量子化学计算研究As_(4)S_(4)与H^(+)、OH^(-)相互作用的复合物

目的 应用量子化学计算方法研究As_(4)S_(4)与H^(+)、OH^(-)相互作用的复合物,探讨雄黄在酸性、碱性介质中可能存在的砷形态。方法 首先采用GaussianView软件设计As_(4)S_(4)异构体与H^(+)、OH^(-)相互作用形成的复合物;接着采用Gaussian 09软件,在HF/STO-3G、B3LYP/6-31G^(*)、B3LYP/6-311+G^(*)理论水平下,对可能形成的[As_(4)S_(4)-H]^(+)复合物进行几何优化和热力学计算;对可能形成的[As_(4)S_(4)-OH]^(-)复合物,则在HF/STO-3G、B3LYP/6-31+G^(*)、B3LYP/6-311+G^(*)理论水平上进行几何优化和热力学计算。然后分别在B3LYP/6-31G^(*)和B3LYP/6-31+G^(*)水平下对[As_(4)S_(4)-H]^(+)和[As_(4)S_(4)-OH]^(-)复合物进行自然键轨道分析。结果 雄黄的两种稳定的As_(4)S_(4)异构体与H^(+)、OH^(-)均可以形成1∶1比例的复合物,所形成的21种复合物均具有热力学稳定性。前线轨道能级和键级分析表明,[As_(4)S_(4)-H]+和[As_(4)S_(4)-OH]^(-)复合物的热力学稳定性较差。结论 雄黄在酸性介质和碱性介质中所形成的复合物可以作为短寿命的分子离子存在,这些分子离子可能是雄黄在酸性、碱性介质中的活性中间体。

定量药理学在新药研发及临床治疗药物监测方面的应用

定量药理学是上个世纪末在传统的药动学基础之上形成的新型学科,其主要运用数学及统计学的方法定量描述、解释和预测药物在体内的作用行为。近年来定量药理学中涉及的模型化和仿真预测在新药研发、治疗药物监测和临床个体化用药等方面得到了广泛的重视和研究。本文主要从新药研发和临床治疗药物监测这两个方面综述了定量药理学国内外研究进展。

3种药物分子的~1H和^(13)C NMR谱线全指定

应用 1D和 2DNMR技术 ,对 3种药物分子 :比卡鲁胺 (Bicalutamide)、马来酸罗格列酮(RosiglitazoneMaleate)、氯吡格雷硫酸盐 (ClopidogrelHydrogensulfate)的1 H和1 3CNMR的谱峰进行了准确归属 .

罗汉果中新的天然皂苷

目的研究罗汉果的化学成分。方法采用多种色谱技术进行分离纯化,应用核磁共振波谱法和质谱法等技术确定化合物的结构。结果从罗汉果中分离和鉴定了10个化合物,分别为山柰酚(Ⅰ)、山柰酚7-O-α-L-鼠李糖苷(Ⅱ)、山柰苷(Ⅲ)、罗汉果皂苷E(Ⅳ)、罗汉果皂苷(Ⅴ)、山柰酚3-O-α-L-鼠李糖苷-7-O-[β-D-葡萄糖基(1-2)-α-L-鼠李糖苷](Ⅵ)、罗汉果皂苷A(Ⅶ)、光果木鳖皂苷(Ⅷ)、罗汉果皂苷(Ⅸ)和罗汉果皂苷A1(Ⅹ)。结论化合物Ⅶ和Ⅹ为新的天然产物,Ⅰ为首次从罗汉果中分离得到。

麒麟竭果实化学成分及其抑制血小板活性成分的研究

目的:研究麒麟竭Daemonorops draco Bl.果实乙醇提取物(血竭)的乙酸乙酯提取部位中化学成分及其抑制血小板活化活性。方法:采用硅胶、ODS、LH-20凝胶柱色谱和半制备高效液相色谱技术对麒麟竭果实乙醇提取物的乙酸乙酯部位的化学成分进行分离纯化,结合^(1)H-NMR、^(13)C-NMR、MS等波谱学数据进行结构鉴定,采用凝血酶诱导的血小板活化释放ATP模型对化学成分进行活性筛选。结果:从麒麟竭果实乙醇提取物的乙酸乙酯提取部位中分离得到11个化合物。分别鉴定为Ethyl 4,6-dihydroxy-2-methoxy-3-methylbenzoate(1)、6-羟基-2,4-二甲氧基-3-甲基苯乙醇(2)、4,6-二羟基-2-甲氧基-3-甲基苯甲醛(3)、对羟基苯甲酸乙酯(4)、4-羟基苯甲酸甲酯(5)、3,5-二氯水杨酸(6)、对羟基苯甲醛(7)、Pinocembrin(8)、Strobopinin(9)、7-羟基-5-甲氧基-6-甲基二氢黄酮(10)和Ozoroalide(11)。结论:化合物1为新化合物,化合物2和3为新天然产物。化合物3、7和9可以明显地抑制凝血酶诱导的血小板活化释放ATP。

蛋白质精准修饰客体分子的方法

客体分子在蛋白质上的精准修饰为超分子调控蛋白质活性提供了重要技术基础,尤其是带正电荷的芳香官能团客体,可以与葫芦脲高效地结合.然而,该类分子很难通过非天然氨基酸定点修饰技术精准修饰到蛋白质上,而生物正交反应的连接子通常又较大从而影响主客体分子识别.为此,本文通过非天然氨基酸定点修饰技术先将带碘或炔烃官能团的非天然氨基酸定点修饰到目的蛋白质上,再通过钯催化的Suzuki和Sonogashira偶联反应进一步修饰上带有正电荷的吡啶分子,以期与葫芦脲分子高效识别结合,通过对反应条件的筛选插入了带有炔烃官能团的非天然氨基酸,并通过Sonogashira偶联反应在蛋白质表面定点偶联带正电荷的吡啶分子,为主客体化学调控蛋白质奠定了重要的技术基础.

真菌产生的新核苷转运抑制剂增强药物的抗肿瘤活性

从南极土壤中分离的一株真菌所产生的抗生素Ｃ３３６８－Ｂ（ＣＢ）有较强的核苷转运抑制活性。ＣＢ显著抑制艾氏腹水癌（ＥＡＣ）细胞的胸苷和尿苷转运，ＩＣ５０分别为７．５和９．６μｍｏｌ·Ｌ－１。用克隆生成法测定，ＣＢ在本身无明显细胞毒性剂量下，能显著增强氨甲蝶呤（ＭＴＸ）、５－氟脲嘧啶（５ＦＵ）和丝裂霉素Ｃ（ＭＭＣ）等抗癌药物对人口腔鳞癌ＫＢ细胞和人肝癌ＢＥＬ－７４０２细胞的杀伤。生长抑制法结果显示，ＣＢ还能部分逆转小鼠白血病Ｌ１２１０／ＭＤＲ细胞对长春新碱（ＶＣＲ）和放线菌素Ｄ（ＡＣＤ）的抗药性。结果提示新核苷转运抑制剂ＣＢ可能应用于肿瘤联合化疗的前景。

滋肾止血片对实验性IgA肾病小鼠肾组织氧自由基的影响

运用电子自旋共振（ESR）技术等观察了滋肾止血片对实验性IgA肾病小鼠全血超氧化物歧化酶（SOD）活性、肾组织SOD活性、丙二醛（MDA）含量及自由基（02）的影响。结果表明滋肾止血片可以提高小鼠全血及肾组织SOD的活性（P＜0.05），降低肾组织丙二醛的含量（P＜0.05），且具有较强的降低肾组织中的02的作用（P＜0.01）。提示滋肾止血片具有清除活性氧自由基的能力，这可能是滋肾止血片治疗肾炎的重要药理机制之一。

国家中药材GAP基地产川芎挥发油化学成分的GC-MS分析

目的:研究国家中药材GAP基地"川芎GAP都江堰示范基地"种植川芎挥发油的化学成分,为其质量控制和标准制定提供科学依据。方法:采用水蒸气蒸馏法提取挥发油,GC毛细管柱色谱法进行分析,归一化法测定其相对含量,气相色谱-质谱联用技术辅助人工检索鉴定其化学成分。结果:检出142个色谱峰,鉴定了62个化合物,占挥发油总量的87.36%。总结了川芎挥发油中苯酞类化合物及其衍生物的质谱裂解规律,主要存在侧链断裂脱烯/烃和开环脱水再脱羰基两个电子轰击裂解途径。并以此为依据,推测了4,5-二氢-3,1′-二羟基-3-戊基苯酞的结构。结论:"川芎GAP都江堰示范基地"种植川芎挥发油的主要化学成分为苯酞类化合物及其衍生物;4,5-二氢-3,1′-二羟基-3-戊基苯酞为新的化合物。

以NF-_κB为靶的药物筛选方法的建立与应用研究

核转录因子-3B(NF-4B)通过调节其靶基因的表达,在机体免疫应答、炎症与肿瘤的发生发展过程中发挥着重要功能,因此也被认为是预防和治疗肿瘤与炎症的理想靶点.pNiFty-SEAP质粒被成功地转入HEK293细胞,因此该转染细胞含有5×NF-5B基序的增强子、SEAP报告基因和Zeocin抗生素抗性筛选基因.通过检测报告基因表达水平可反映NF-6B的活化状态.在以pNiFty-SEAP/HEK293细胞为基础建立的筛选体系中,TNF7和PMA等已知的NF-8B激活剂能剂量与时间依赖性地促进NF-9B的活化,而PDTC和NAC等NF-:B抑制剂的作用则相反.该筛选体系不仅具有稳定、特异、高通量等特点,而且可同时检测NF-;B的激活剂与抑制剂,将为发现作用于NF-<B信号传导通路的抗肿瘤与免疫调节药物提供有效的实验方法.

微量热法研究药物对肿瘤细胞的诱导分化作用

Sp-Octyl-(8-Chloroadenosine)-3’,5’-Cyclophosphate (OCC), a newlysynthesized cAMP analog, strongly induces growth inhibition and differentiation in human promyelocytic leukemia HL-60 cells. The effect of OCC is dose-time dependent. By using the LKB2277 Bioactivity Monitor,we determined the heat production rate of HL-60 cells treated by OCC at different concentrations. It was found that the heat production rate of HL-60 cell treated by OCC gradually decreased to that of normal human neutrophiles.

以微管蛋白为靶的高通量药物筛选方法的建立与应用

目的:以微管蛋白为靶建立高通量筛选(HTS)模型,以便有效地发现抗肿瘤化合物。方法:细胞培养与免疫荧光技术。结果:以常规的免疫组化(玻片)方法为基础优化实验条件,在96孔板上建立了以微管蛋白为靶点的高通量药物筛选模型;抗肿瘤药物紫杉醇和秋水仙碱作用于人肝癌HepG2细胞后,细胞的免疫荧光强度发生了明显的可检测的变化,间接反映药物对细胞微管蛋白聚合／解聚作用的影响,与理论预测结果一致。结论:基于人种瘤细胞的以微管蛋白为靶点的高通量筛选方法可用于抗肿瘤化合物的筛选。