可选择性激活T细胞免疫应答的5-硫半乳糖脂的设计合成与活性研究

NKT cells, a unique subset of T cells that recognize glycolipid antigens presented by CD1d molecules, are believed to produce key cytokines of both Th1 and Th2 T cells and thus involved in the control of several types of immune response. As an active glycolipid antigen having α-galactosyl ceramide core structure, compound KRN7000 have shown promising immunostimulation activity and was selected as an anticancer drug candidate for further clinical investigation. Based on molecular dynamic calculation, several glycolipid compounds will be designed and synthesized convergently, in which the ring oxygen of galactose residue is replaced by a sulfur atom along with the variation on the lipid chain. Their abilities for stimulating mouse/human NKT cells to produce IFN-γ / IL-4 will be systematically evaluated both in vivo and in vitro, and the possible action mode will also be investigated.

自然杀伤T细胞（NKT cell）是生物体中能识别由呈递蛋白CD1d提呈的糖脂结构的一类T细胞亚群，被认为参与了Th1和Th2型关键细胞因子的分泌，参与调控了体内若干重要的免疫反应途径。由海洋天然产物派生出的-半乳糖基神经酰胺衍生物（KRN7000）已表现出优良的免疫激活活性，并被作为抗肿瘤药物进入了临床研究。基于分子对接和分子动力学计算结果，我们提出以硫原子替换半乳糖糖环上的氧原子形成硫半乳糖（5S-Gal），在此基础上设计合成出系列硫糖糖脂（5S-α-GalCer）。在先前的预研究中，我们所设计合成的一个KRN7000硫糖糖脂衍生物表现出优良的体内Th1选择性，有必要在此基础上开展深入研究，设计、合成及活性筛选更多的5S-α-GalCer化合物，探索其与对应生物受体相互作用的构-效关系和免疫机理，达到选择性调控NKT细胞分化Th1/Th2，找到优良免疫增强剂和治疗剂的目的。

NKT细胞是一类能识别CD1d呈递上来的特殊糖脂结构的T细胞，并因此产生Th1和/或Th2关键细胞因子来调控机体的免疫反应。拥有α糖苷键的糖脂化合物KRN7000作为一个免疫类先导化合物，已在国外进入到II期临床试验，但它的一个显著缺陷就是，该化合物激活NKT细胞同时产生Th1和Th2两类细胞因子，而Th2分泌的少量IL-4会反馈抑制Th1进一步产生IFN-γ，这样拮抗的结果大大降低了临床药效的期望值。我们在计算化学的指导下，设计并通过化学合成法构建一个含5S-D-半乳糖神经酰胺糖脂在内的糖脂类α-GalCer物质库，结合体外细胞实验和体内小鼠模型试验，系统研究了活性物质的构效关系。研究发现：适当增强α-GalCer酰胺侧链与CD1d的结合力，如引入侧链羟基，有利于提高Th1类细胞因子的分泌。同时，在保证三元复合物具有稳定结合力的前提下，适当提高α-GalCer与TCR的结合强度，如增强α-GalCer半乳糖与TCR残基的相互作用，可以改善Th2类细胞因子的选择性分泌。动物实验表明：我们设计合成的α-GalCer化合物能够显著抑制肿瘤的转移，具有一种全新的免疫激活机制。项目已被郑州临空生物医药园选中，获得1100万元的资助，正在办理入园手续。