贝母介藜芦类异甾体生物碱的质谱表征、结构导向分离与抗肿瘤活性

Natural products serve as an important pool in modern drug discovery. LC-MS based chemical screening becomes a feasible method for rapid identification of structurally novel compounds. Cyclopamine, a jervine-type isosteroidal alkaloid initially isolated from Veratrum californicum as a toxicant, has been proven to be an inhibitor of Hedgehog signaling pathway in tumor stem cells, and shows in vitro and in vivo significant inhibitory effects against various tumors. Recently, it is received increasingly attention as a potential anti-tumor candidate worldwide. Therefore, screening of novel cyclopamine analogues from plants is of significance. In this study, we plan to develope a rapid structure-guided separation method based on LC-QTOF-MS/MS technique and LC separation system to screen out jervine-type isosteroidal alkaloids from Fritillaria plants. Furthermore, the target isolates will be structurally identified by various spectroscopic techniques and the in vitro antitumor activities will be evaluated. It can be expected that this investigation will not only be helpful to utilization of Fritillaria resources, but also afford new antitumor lead compounds.

结构复杂多样的天然产物是现代创新药物的重要来源。基于LC-MS技术的化学筛选是快速发现具有新颖骨架的微量天然产物的重要手段。以环巴胺为代表的介藜芦类异甾体生物碱因其抑制肿瘤干细胞Hedgehog信号通路而倍受关注，从国产贝母属植物中发现新的环巴胺类似物对于抗肿瘤天然药物开发具有重要意义。本项目针对介藜芦类异甾体生物碱在贝母属植物中“结构特异，含量低微”的特点，结合预实验发现的介藜芦类异甾体生物碱质谱裂解规律及诊断离子，建立基于LC-QTOF-MS/MS的化学筛选方法，通过对待分离植物、提取部位、分离馏分等进行化学信息追踪，锁定感兴趣的目标化合物，采用LC分离纯化系统进行结构导向分离，进而对获取的目标化合物进行结构鉴定以及抗肿瘤活性评价研究，以期为从贝母属植物快速发现新的介藜芦类异甾体生物碱提供研究方法，同时也可能为研究开发具有独特作用机理的抗肿瘤新药提供先导化合物。

结构复杂多样的天然产物是现代创新药物的重要来源。基于LC-MS技术的化学筛选是快速发现具有新颖骨架微量天然产物的重要手段。以环巴胺为代表的介藜芦类异甾体生物碱因其抑制肿瘤干细胞Hedgehog信号通路而倍受关注，从国产贝母属植物中发现新环巴胺类似物对于抗肿瘤天然药物开发具有重要意义。.本项目针对贝母属植物所含环巴胺类似物“结构复杂、含量低微、活性特异”的特点，开展了质谱快速表征、化学筛选与导向分离、结构测定与活性测试研究。首先，选择与环巴胺结构类似的15个异甾体生物碱作为模板分子，采用LC-QTOF MS/MS技术，对其进行质谱表征，得到异甾体生物碱3类亚结构的裂解规律，提炼出环巴胺类似物的诊断离子。其次，采用LC-QQQ-MS/MS以及LC-QTOF-MS技术，对贝母属和藜芦属植物中环巴胺类似物进行化学初筛与确证筛选，锁定感兴趣的目标化合物。然后，选择资源量大、含有新颖结构的平贝母、太白贝母、安徽贝母、兴安藜芦作为资源植物，采用LC-MS分离纯化系统进行结构导向分离，采用NMR技术对所分离得到环巴胺类似物进行结构鉴定，分别为15β-羟基-23-异彭贝辛乙（15β-hydroxy-23-isopengbeisine B）、藜芦啶（verdine）、伪介芬胺（pseudojervine）、(1β, 3α, 5β)-1, 3-二羟基介芬胺（(1β, 3α, 5β)-1, 3-dihydrojervine-12-en-11-one）、介芬胺（jervine）、贝母辛（peimisine）、pengbeimine A、pengbeimine B。其中15β-羟基-23-异彭贝辛乙为新化合物，(1β, 3α, 5β)-1, 3-二羟基介芬胺为首次从兴安藜芦中分离得到。最后，对8个环巴胺类似物进行抗肿瘤活性评价研究，结果发现介芬胺和伊贝辛显示出对Hedgehog通路的抑制作用。.通过该项目实施，提炼出了环巴胺类异甾体生物碱的质谱裂解规律，弄清了其在贝母属、藜芦属植物中的分布，为我国环巴胺类异甾体生物碱的资源化学、定向获取、抗肿瘤候选药物发现提供了科学依据。与此同时，进一步证明了质谱导向分离方法可以针对目标化合物进行导向分离，既避免了分离纯化过程中的盲目性，又避免了微量化学信息的丢失，为从复杂基质中快速获得具有特定结构的目标化合物提供了新的解决方案。