新型抗哮喘天然产物的分子作用机制及构效关系研究

The applicant has been developing new small molecules for modulation of cytokines or transcription factors, by construction of high through-put screening system based on transgenic mice. We now found some compounds which efficiently inhibit the expression of interleukin-4, among which #29 is very potent(IC50Լ10nM) and promising for treatment of asthma. We preliminarily explored the molecular mechanism(checking the variation of mRNA and protein of IL-4, GATA3 and T-Bet), and also proved its capability in mouse asthma model. Through this project, we plan to do the following research: 1. furtherly explore the molecular mechanism, by deeply checking the protein of up signaling pathway, like GATA3 and STAT6, also cytokine IL-5 and IL-13; 2. With the interdisciplinary research experience between chemisty and bilolgy that we have conducted for many years, we plan to synthesize the biotin modified affinity probe of #29, to look for its binding protein and discover the mechanism through affinity purification; 3. Build up analog library of #29 and explore the structure and activity relationship based on our cell-based and mouse asthma model evaluation system, with aim to improve the activity, also afford guild line for other property improvement(Such as water solubility, toxicity, stability and so on).

申请者通过转基因报告小鼠的高通量药物筛选体系，发展调控细胞因子或转录因子的小分子化合物，发现了一系列高效抑制白介素4表达的化合物。其中化合物#29的活性很高(IC50约10nM),有望用于哮喘治疗。我们对作用机制进行了初探（检测IL-4,GATA3和T-bet的mRNA及蛋白水平的变化），并在小鼠哮喘模型上证实了疗效。本项目拟进行如下研究:1.进一步深入探讨分子作用机制，对IL-4通路上游GATA3及STAT6，及细胞因子IL-5和IL-13等，进行深入考察;2.利用申请者多年从事化学与生物学交叉研究的背景，合成#29的带生物素的亲和探针，通过亲和层析发掘结合靶标分子3.制备#29的结构类似物库，利用建立的细胞及动物模型的评价体系，探讨它们的构效关系，提高活性，并为其他（如水溶性，毒性，稳定性等）改进提供指导。

哮喘是全球最常见的慢性疾病之一,其治疗的医药市场上升空间巨大，发展有自主知识产权的新型抗哮喘药物，无疑是具有很好的社会应用价值。申请者实验室前期发现中药化合物#29具有高效的抑制IL-4的活性(IC50约10nM),有望用于哮喘治疗。为此，通过本项目的支助，我们对该天然产物#29进行深入研究，进行了下述三个方面的工作：.（1）较深入的探讨#29化合物的分子作用机制,对IL-4的信号通路上游GATA3及STAT6，及相似的细胞因子IL-5和IL-13等，进行深入的考察。我们研究初步阐述#29化合物通过影响GATA3蛋白的稳定性，来影响下游信号通路；#29对IL-5和IL-13具有非常明显的抑制作用，在蛋白和mRNA水平上都有效；#29化合物对Th2分化的影响不依赖于STAT6。机制阐明为进一步临床开发奠定基础。.（2）通过有机化学化学合成，制备了#29化合物与生物素偶联的化学小分子探针。为防止biotin的修饰影响#29和它的靶标蛋白的相互作用，我们在biotin与#29化合物之间连接了一个聚乙二醇的链子，降低对#29与其靶标蛋白的干扰。该探针通过亲和层析成功吸附一些相互作用蛋白，有望用于通过亲和层析解析靶标分子，当前我们利用蛋白质谱和计算机网络药理学方法来解析结合蛋白及机制。.（3）制备#29的衍生物库，探讨它们的构效关系，优化小分子的结构，如活性，水溶性，毒性，稳定性等。我们成功开发出一条简便合成#29化合物的合成路线，并合成35个衍生物，初步得到构效关系，部分化合物生物活性有明显提高，并且其物理性能，如水溶性，稳定性等也得到大的提高。为提高#29化合物的成药性能，我们还成功制备#29的口服纳米制剂，来解决其极低的溶解度（小于1 微克/毫升）和较强的肝肾毒副作用。#29化合物的纳米制剂在小鼠动物实验中显示极其优良的治疗特性和安全性能，具有很好临床开发价值。..在此基金的资助下，我们共发表SCI研究论文6篇，申请国家发明专利3项。