62 / 2018-11-19 22:32:36

天然药物中活性成分的超滤质谱筛选

天然药物；超滤质谱；单/多靶点；高通量筛选

天然产物具有资源丰富、化合物结构多样、毒副作用小等特点，已为人类提供了许多有价值的药物。从1981年到2010年，全球获审批的1073种新型小分子活性化合物中有超过50%可追溯到天然产物[1]。很多抗肿瘤天然药物取得了巨大成功，比如抗癌药物如红豆杉中的紫杉醇、石蒜中的加兰他敏、千层塔中的石杉碱甲等。然而，由于天然产物中往往存在数以千计的大量次级代谢物，成分极为复杂，导致药物筛选周期很长，如何高效地从巨大的天然产物库中高效地筛选出目标活性成分已成为新药开发的重要课题。
基于酶-配体相互作用的筛选方法特异性强，可直接从天然的粗提物中获得酶抑制剂的信息，因此筛选速度更快、通量更高，是目前抑制剂筛选的主流手段[2,3]。与之相结合的检测手段包括光谱法（红外、紫外、荧光检测法）、NMR法和X射线晶体衍射方法等[4,5]。色谱-质谱法具有分离度好、灵敏高、专一性强的特点，一次分析可得到丰富的谱图信息，适于分析样品量少、基质复杂的样品，在天然产物的活性化合物筛选方面极具优势，近年来在酶抑制剂筛选领域得到越来越多的关注[2,5]。基于上述优点，我们开发了一系列基于单/多酶-配体相互作用的抑制剂亲和超滤质谱(UF-LC/MS)筛选方法，推动着药物筛选向更加快速简便和高通量的方法发展。
近期，我们课题组以DNA拓扑异构酶I (Top I) 为靶点模型，利用UF-LC/MS技术从石蒜 (Lycoris radiate) 中快速筛选出11个对Top I具有潜在亲和活性的生物碱。其中生物碱H对Top I的体外抑制活性与阳性药喜树碱 (camptothecin) 相当，半数抑制浓度IC50分别为7.25 ± 0.20 μg/mL和6.72 ± 0.23 μg/mL；该生物碱对结肠癌细胞 (HT-29)、肝癌细胞 (Hep G2) 均表现出较好的增值抑制活性，IC50分别为3.98 ± 0.29 μg/mL和11.85 ± 0.20 μg/mL。同时，我们以Top I、环氧合酶2(COX-2)为双靶点模型，采用UF-LC/MS技术从鼠李 (Rhamnus davurica) 中快速筛选出12、11个分别对Top I和COX-2具有较高结合活性的化学成分，其中9个共有成分对上述2种酶具有较好的结合活性。此外，我们以COX-2、Top I和Top II酶为靶点模型，对重楼 (Paris polyphylla) 中的4个标识性成分重楼皂苷I、II、VI和VII进行多靶点分析。研究结果表明，COX-2和Top I是中药重楼抗炎、抗肿瘤潜在的作用靶点，且重楼皂苷I是中药重楼发挥上述药理活性的主要成分。综上，以疾病发生、发展过程中的单/多个关键酶为靶点模型，利用UF-LC/MS组合技术，从成分复杂的天然药物中开展活性成分或先导化合物的高通量筛选，不仅为药物筛选提供了新的思路与方法，同时也有助于揭示中药活性小分子物质的作用机制。