活性官能团导向的新型海洋抗疟先导化合物的研究

疟疾是一种病死率极高的热带传染病，疟原虫耐药性的蔓延使得新型抗疟药物的研制迫在眉睫。申请者采用耐甲氟喹疟原虫D6模型进行筛选，发现采自西沙的2种海绵Plakortis simplex和Diacarnus sp.的初提取物抗疟活性显著,并从中获得了系列结构新颖的呋喃内酯聚酮和过氧环萜类抗疟活性化合物。.在掌握特征官能团/骨架分子的色谱和波谱特性的基础上，本课题拟建立DAD-HPLC-NMR分子指纹图谱－特征谱学分析方法，融合生物活性导向、化合物波谱特征导向，快速导向分离具有特征活性官能团的新颖结构抗疟活性化合物，运用2DNMR等现代波谱技术，结合化学沟通、化学衍生（Mosher法）及计算机模拟运算方法（DFT 及TD-DFT），确定化合物平面及立体结构，研究构效关系，确定其抗疟活性官能团，探讨活性化合物的抗疟机制，获得1-2个高效低毒的抗疟活性先导化合物。对研发新型抗疟海洋药物具有重要意义。

申请人成功构建了体外抗恶性疟原虫活性化合物筛选平台，结合DAD-HPLC-NMR分子指纹图谱－特征谱学分析方法，融合化合物官能团的特征光谱信号导向对6种西沙海绵中不同结构类型的次生代谢产物，分别采用不同的化学追踪策略进行分离，从中发现了一系列结构新颖的过氧环萜类、萜醌类、生物碱、聚酮类、环肽类和其他类型化合物，运用HRESIMS、UV、IR以及NMR等方法确定了这些化合物的结构，并采用X-ray单晶衍射法、CD激子手性法、量子化学计算ECD、改良的Mosher法、Marfey法等多种方法确定了它们的绝对构型。共得到化合物114个，新化合物93个，新骨架化合物14个，具有抗疟活性化合物19个，对疟原虫株的IC50低于10 μM的化合物13个。我们使用D6, D10, W2三种恶性疟原虫株系统地评价了单体化合物的抗疟活性，发现聚酮和环过氧环类化合物显示出非常强的抗疟活性。我们对过氧环类化合物进行了初步的机制探讨和构效关系研究，基于碳自由基系该类化合物抗疟活性的基础，我们认为化合物plakortin在细胞中的Fe离子的催化下，1位氧形成的自由基转移到plakortin中的双键位置即9位，双键断开并与2位氧形成五元氧杂环，同时形成10位碳的自由基，从而起到抗疟的作用。在本项目获得的化合物中，对部分抗疟活性一般的化合物改变了活性评价的方向，对它们的体外细胞毒活性、抗肿瘤干细胞活性、抗菌活性，抗HIV-1活性进行了研究。发现环肽、倍半萜醌类以及生物碱类化合物显示出较好的抗肿瘤干细胞和抗菌活性。在该项目的资助下，申请国家发明专利2项，共发表SCI论文25篇，其中我们发表的新骨架类化合物Hipplachnin A被当年Nat. Prod. Rep评为"Hot off the Press"，并被优选为美国化学会22篇优秀天然产物研究论文之一。先后有3名博士研究生和5名硕士研究生从事本项目工作，其中已经有2名博士生和5名硕士生已经获得博士和硕士学位。申请人在本项目及其他国家自然科学基金的资助下，于2012年获得国家自然科学杰出青年基金的资助。通过该项目的实施，从不同种属的海绵中发现了一系列活性化合物。对分离得到的化合物进行抗疟活性筛选，将进一步开展构效关系研究。另外，我们认为部分特征化合物是由海绵的共附生微生物所产生，我们下一步的工作重心将围绕着这些海绵中共附生微生物的活性次生代谢产物