苔藓植物中化合物结构多样性制备和抗真菌毒力研究

Fungal infection is one of the most common hospital-aquired infections. Virulence factors (VFs) are attributes of pathogens needed for infection. Targeting the virulence factors has been proposed as a new paradigm for antifungal drug discovery. As the VFs are usually pathogen-specific, VF inhibitor will have less side effects and more clinical significance by interfering the link between fungi and host. Our previous have found many VF inhibitory active compounds which are exclusive occurred in bryophytes. Our present investigation is to establish the screening methods based on the VF-targeting related to the formation of hyphae, biofilm, drug resistance in the invasion process; to diversify the bryophyte-derived natural compounds by chemical engineering or photo-driven chemical conversion; to high throughput screen of the compound library in multiways; to find the active VF inhibitors. In vitro and in vivo test of the active hits will provide antifungal leads for further investigation and will definitely provide one new way to fight fungal infection.

真菌感染发病普遍，真菌毒力伴随于真菌感染的过程，真菌毒力因子（VF）的表达与真菌对宿主的侵袭、感染、器官组织破坏等密切相关，VF具有病原特异性，因此以VF为靶点发现的抗真菌药，干预真菌的感染过程、更加符合临床实际。针对天然化合物结构多样性来源局限、化合物活性发现不足的问题，在对苔藓植物抗真菌活性成分研究的基础上，本课题利用化学工程/光化学法实现苔藓植物中天然化合物的结构多样性制备；以与真菌粘附、菌丝形成、侵袭、耐药等真菌感染环节密切相关的VF为靶点，建立高通量多维度筛选方法，筛选获得多样结构化合物，发现VF抑制剂；体内评价抗真菌活性，探讨抑制真菌毒力在抗真菌方面的意义和应用，为发现新型抗真菌药物奠定研究基础。

近5年从全国各地采集苔藓100余种，完成了22种苔藓植物的化学成分分离，进一步丰富了已构建的天然小分子库：新增化合物514个，其中新化合物164个，从苔藓及地衣内生真菌中分离化合物109个，新化合物53个，基于多样性合成策略，以天然产物为起始原料，共化学合成衍生得到400余种结构新颖化合物，利用发散性策略完成了五类二萜骨架，两类杂萜骨架以及10个相关天然分子的首次不对称全合成。这些化合物表现出抗真菌、抗细菌、抗炎、抗氧化等多种活性。相关成果发表在Angew Chem Int Ed Engl（2篇）、Org. Lett (3篇)等杂志，共40篇。.侵袭性真菌感染的发病率在全球范围内逐年升高，真菌耐药的广泛出现又使得现有药物失效，加剧了临床抗真菌治疗难度。因此发现新靶点抗真菌药物具有重要的临床治疗意义。为了从分子库中高效挖掘作用机制新颖的抗真菌药物，本课题组建立了五种类型的体外抗真菌筛选模型，包括：法尼醇合成酶荧光标记模型、真菌持留菌识别模型、基于共培养的外排泵底物筛选模型、甾醇甲基转移酶放射性同位素检测模型、真菌还原酶体外抑制模型；并建立了秀丽隐杆线虫、蜡螟，小鼠皮肤、口腔、阴道黏膜感染模型以及全身系统性感染模型用于体内抗真菌活性评价。通过上述高通量筛选方法，我们得到了一批结构新颖，抗真菌活性强的先导化合物，并对其作用机制进行了深入探索。新作用靶点和作用机制的揭示为新型抗真菌药物的发现提供了前期理论基础。成果发表在Nat Commun (2018)、J Adv Res（2021）、Toxicol Appl Pharmacol (2017)、Food Chem Toxicol (2017)等杂志10篇。此外还探索了萜类化合物的抗肿瘤活性和苔藓植物的生物合成规律。