基于AC酶靶点筛选云南特色药用植物毛喉鞘蕊花中抗COPD活性成分

Previous study showed Forskolin and its analogs were rich in Yunnan native herb--Coleus forskohlii， FSK and isoforskolin (ISOF) were effect on chronic obstructive pulmonary disease (COPD) associated with their activation of adenylate cyclase (AC) . AC has 9 isoforms, different subtypes mediate different physiological functions, structural differences among FSK derivatives showed selective specificiity of AC isoforms. At present, AC isoforms associated with COPD has not yet been determined, also lack mature screening technology with AC isoforms , which greatly limits the process of anti- COPD drug development . From the lung tissue and airway of animal and on human bronchial smooth muscle cells, to reveal the AC isoforms targets of ISOF anti- COPD firstly. Construction of high efficiency virus packaging system carrying AC target gene, to screen some isoform-selective ACs activators among FSK analogs extracted from Coleus forskohlii , then to study their pharmacodynamics in vivo. This project will provide scientific basis for the new drug development for the prevention and treatment of COPD. At the same time, also establish an advanced technological platform to study other potential AC isoform-selective compounds for treatment of cardiovascular diseases and the brain dysfunction ..

前期发现药用植物毛喉鞘蕊花中富含佛司可林（FSK)类似化合物，其中活性成分FSK及其衍生物异佛司可林（ISOF）通过激动腺苷酸环化酶（AC）而显示良好的抗慢性阻塞性肺病（COPD）的作用。AC酶有9个亚型，不同亚型介导不同的生理功能，FSK衍生物的结构差异性表现对AC酶亚型的选择特异性。目前尚未确定与COPD相关的AC亚型酶，也缺乏成熟的针对AC亚型酶的新药筛选技术，这极大限制了抗COPD新药研发的进程。本项目拟从动物肺及气道组织和人支气管平滑肌细胞水平上，首次揭示ISOF抗COPD 药理作用的AC亚型靶酶；创建高效率的人AC亚型靶酶的真核表达系统，以此从毛喉鞘蕊花的FSK衍生物中筛选具有选择特异性的AC亚型酶激动剂，再通过动物实验验证其药效学特性，从而为进一步研发防治COPD的新药提供科学基础。同时，也为以AC 亚型酶为靶点的心血管类、改善大脑功能类药物的筛选提供先进的技术方法平台。

COPD是一种严重的慢性呼吸系统疾病，在我国已成为排名前列的疾病负担。COPD的主要病理生理基础为气道的慢性非特异性炎症，炎症细胞中环磷酸腺苷(cAMP)活性被抑制。激动AC酶可直接激动cAMP，选择性的AC酶激动剂或可成为新一类的抗COPD药物。研究中应用慢病毒转染工程细胞单一表达AC酶各亚型，成功构建一系列的表达不同AC酶亚型的细胞株，优化细胞cAMP检测方法，建立了高效的AC酶亚型选择性激动剂筛选体系。基于该体系对FSK及其衍生物进行酶激动活性筛选，获得了2个唯一激动AC2及1个唯一激动AC8的活性衍生物；ISOF和FSK-601对AC1，2，6，8具有较好的选择性。对这两个化合物进行了豚鼠离体气管舒张作用研究，显示了良好的气管平滑肌舒张作用；应用弹性蛋白酶诱导的COPD大鼠模型，以灌胃给药方式分别给予FSK、ISOF，通过肺功能评价指标显示其有效性。以炎症介质LPS影响人肺的小气道上皮细胞上AC酶亚型的表达实验结果，以ISOF体内外实验为据，结合文献研究，可推及抗COPD与AC1，2，6，8相关。基于高效的AC酶亚型选择性激动剂筛选体系，结合计算机辅助分子设计计算，针对AC2筛选到30个结构不同于FSK的系列化合物。本项研究首次探究了AC酶与COPD治疗的相关性，并且寻找到有潜在抗COPD的活性化合物，对它们继续的成药性评价，将有希望发现COPD治疗的新型靶点药物。而且靶向酶的高效筛选系统的建立，也将提供更多的针对AC亚型的激动剂和抑制剂，作为工具药，可帮助深入研究亚型酶与疾病的生物机制通路关系；作为药物候选物，可扩大新药发现的领域。在研期间作为通讯作者发表一篇SCI文章，参与发表5篇综述文章，目前有两篇SCI文章在投稿，有两篇SCI文章在撰写；作为共同发明人，获得两项PCT国际专利，以第一发明人即将申请一项专利。参与研究分别获得云南省及昆明市科技进步奖三等奖。关于“靶向酶的高效筛选系统的建立”，在第十届“三国四校”国际生物医学大会上做了会议报告交流.