Nona-FG抑制因子X酶的必须化学结构特征研究

Thrombotic disease is the most common cause of death globally, and the existing antithrombotic drugs in clinical use still suffer from the common side effect, the risk of serious bleeding. Development of anticoagulant inhibitors that inhibit components of the intrinsic pathway has thus become the focus of the basic and applied research of antithrombotic drugs with a low risk of bleeding. Native fucosylated glycosaminoglycan (FG) has important research value because of its potent anticoagulant activity and inhibition of intrinsic tenase complex (Xase). In the preceding work of this project, we revealed the precise structure of FG by analysis of a series of purified oligosaccharides and reported some pure compounds as potent and selective inhibitors of the intrinsic Xase (PNAS, 2015). Among these inhibitors, nonasaccharide from FG (Nona-FG) has the minimum chemical structure. In order to further elucidate the essential structural characteristics of Nona-FG for its inhibition of Xase, we plan to selectively modify the functional groups in Nona-FG, such as carboxyl group, acetyl amino group, sulphate group, sulfated fucose side chains, etc. Pharmacological activities of the obtained Nona-FG derivatives will be determined and compared to elucidate the effects of different groups on anti-Xase activities, which will further promote the research of Xase inhibitors.

血栓性疾病是人类死亡的首位病因，现有临床抗血栓药物存在严重出血倾向的共性缺陷。内源性途径凝血因子抑制剂近年来成为低出血倾向抗血栓药物的基础和应用研究的主要方向。岩藻糖化糖胺聚糖(FG)由于具有强效抗凝和强效的内源性因子X酶(Xase)抑制作用而具有重要的研究价值。本课题前期研究首次通过纯化的系列FG寡糖阐明了天然FG的确切结构，首次报道了纯品化合物形式的强效和选择性的Xase抑制剂(PNAS, 2015)。所述抑制剂中，FG九糖(Nona-FG)的化学结构最简单。为进一步研究探讨Nona-FG抑制Xase活性所必须的化学结构特征，本课题拟对其所含特征性的化学基团如羧基、乙酰氨基、硫酸酯基、侧链岩藻糖基等进行选择性的结构修饰，由此获得系列衍生物，并通过药理学活性比较阐明不同化学基团对其药理活性的影响，由此进一步促进Xase抑制剂相关的学术研究。

血栓栓塞性疾病已成为全球人口死亡与致残的首位病因，目前临床抗凝抗血栓药物的共性缺陷是存在严重出血危险，临床上迫切需要新型抗凝抗血栓药物。Xase是内源性凝血途径的末位和限速酶活位点，是潜在的低出血倾向抗凝药物作用靶点，但其抑制剂还罕见报道，尚未有上市药物。.FG九糖(Nona-FG)为首次报道的纯品化合物形式的强效和选择性的Xase抑制剂(PNAS, 2015)。本项目在前期工作的基础上，其主要内容是，制备一系列结构纯净的Nona-FG衍生物，继而通过Nona-FG衍生物的Xase抑制活性的比较研究，阐明Nona-FG抑制Xase活性所必须的特征结构，为选择性的Xase抑制剂相关的基础和应用研究创造更好的理论和技术条件。.本项目建立并完善了羧基酯化、羧基还原、肼解、脱硫酸和部分酸水解等衍生化技术，成功制备得到了Nona-FG羧基乙酯化衍生物、羧基还原衍生物、脱乙酰化衍生物、脱硫酸化衍生物、脱岩藻糖侧链衍生物、脱还原端衍生物及脱乙酰化产物的再酰化衍生物，采用核磁共振及质谱技术解析并确定了其结构。首次通过纯品寡糖化合物制备的衍生物研究抑制Xase的构效关系，揭示了岩藻糖侧链、硫酸酯基及羧基是Nona-FG高亲和力结合因子IXa、抑制因子Xase活性的必需基团，证实八糖可能是高亲和力结合因子IXa的最小结构片段。通过Nona-FG及其衍生物与凝血因子及辅因子的相互作用，进一步阐明了Nona-FG抑制Xase活性的作用机制，证实了Nona-FG能够通过高亲和力结合因子IXa，减弱IXa-VIIIa的亲和力，通过影响因子IXa与因子VIIIa的结合（因子Xase复合物的组装），从而产生强效Xase抑制活性，而对Xase各组分如因子IXa及VIIIa活性及稳定性没有直接影响。本项目制备的强效因子Xase抑制活性的Nona-FG衍生物及建立的相关研究技术具有重要的潜在应用价值和应用前景，即以Xase为靶点，研发新型低出血倾向的抗凝抗血栓药物。本项目的研究成果已应用于已转让给药企（九芝堂）进行新药研发的抗凝新药LFG项目（目前为止已知的全球首个选择性抑制内源性Xase的新药研发项目）。