开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
多肽药物对人类的健康正在做出越来越大的贡献。2006-2010年间,多肽药物在神经、心血管、肿瘤等三大疾病治疗领域处方药中位列前三。最近20年里世界各国开发上市的多肽类药物已有50多种,如目前国际市场上畅销的用于治疗艾滋病的药物优泌乐(Humalog)、戈那瑞林(Gonadorelin)、布舍瑞林(Buserelin)、亮丙瑞林(Leuprorelin)等以及罗氏公司开发上市的抗艾滋病新药Fuzeon。多肽药物因具有用量小、生物活性强、疗效显著、用途广泛,是全球新药研发的重要方向之一。2010年全球多肽类药物的市场规模达到了130亿美元左右。国内多肽药物市场销售规模近几年也保持快速的增长势头,2006-2009年间,中国多肽药物市场销售额由110.82亿元上升至194.79亿元(按照实际零售价统计),四年的平均复合年增长率达到20.68%。
多肽药物在治疗上的重要性,越来越引起广大化学家、生物学家和药学工作者的重视。近年来随着生物技术以及生物学与化学领域的交叉发展,对多肽研究的热点已转移到活性多肽的发现和生物评价上。目前用于临床试验的多肽类候选药物及已经上市的多肽类药物中,环肽占据一半以上,目前已有一些化合物进入临床使用或临床试验阶段。如从真菌Hypocladium inflatumgams的代谢产物中得到的环孢菌素A,80年代由诺华公司推广上市,是临床上不可或缺的基础免疫抑制剂;源于芋螺Conus magnus的肽类镇痛药Ziconotide[1]已成功获得美国FDA批准上市;用于非小细胞肺癌和黑色素瘤的Kahalalide F(KF)[2]已进入II期临床;从加勒比海海鞘Ecteinascidia turbinate中获得的生物碱Ecteinascidin 743(ET-743)[3],2007年9月被批准用来治疗晚期软组织肉瘤,现在又获得欧洲监管机构批准用于卵巢癌,美国FDA正在对该药新适应症进行审查。
多肽合成方法主要有固相合成和液相合成。固相合成是多肽研究的一种常用手段。Merrifield于1963年首次提出了固相多肽合成方法(SPPS),之后直链多肽的固相合成法逐步趋于成熟[4]。目前环肽的固相合成也已经走向成熟,固相合成的一般过程包括:氯甲基聚苯乙烯树脂作为不溶性的固相载体,首先将一个氨基被封闭基团保护的氨基酸共价连接在固相载体上。在三氟乙酸的作用下,脱掉氨基的保护基,这样第一个氨基酸就接到了固相载体上了。然后氨基被封闭的第二个氨基酸的羧基通过N,Nˊ-二环己基碳二亚胺(DCC,Dicyclohexylcarbodiimide)活化,羧基被DCC活化的第二个氨基酸再与已接在固相载体的第一个氨基酸的氨基反应形成肽键,这样在固相载体上就生成了一个带有保护基的二肽。重复上述肽键形成反应,使肽链从C端向N端生长,直至达到所需要的肽链长度。最后脱去保护基,用HF水解肽链和固相载体之间的酯键,就得到了合成好的直链肽。固相合成优点:最初反应物和产物都连接在固相载体上,便于自动化操作,加入过量的反应物可获得高产率的产物。缺点:固相载体上中间体杂肽无法分离,最终产物纯度不如液相合成物。多肽液相合成是指通过对氨基酸的氨基端保护与脱保护、碳端保护与脱保护、侧链活性基团的保护与脱保护,并通过肽链耦合反应,完成直链多肽的全合成;液相合成相对于固相合成,可获得不同的中间体,并进行生物活性筛选。
中药紫菀(Aster tataricus L.f.)为菊科(Compositae)紫菀属植物紫菀的干燥根和根茎,收载于2010版《中华人民共和国药典》,是我国常用中药,产于华北、东北和西北,具有润肺下气、消痰止咳等功效。紫菀化学成分丰富,主要包括各种萜类及其苷、肽类、甾醇、香豆素、挥发油等,其中三萜皂苷是其特征性成分,肽类是其特有成分[5]。2011年本课题组首次发现Astins对活化T细胞增殖有较强的抑制作用(IC50 = 12 mu;M ),具有免疫抑制作用[6]。Astins结构通常有4个非编码氨基酸即L-beta;-苯丙氨酸、L-脯氨酸衍生物、L-alpha;-氨基丁酸、L-allo-苏氨酸和一个编码氨基酸L-丝氨酸组成的单环均环五肽化合物。基于前期本课题组对该类型环肽分子的活性研究,我们将开展该类型环肽分子的结构修饰,用Ala scan法对紫苑环肽Astins骨架进行结构设计,即选用Ala代替环肽序列中的L-beta;-Phe,以此得到直链五肽II,并对合成的中间体二肽、三肽、四肽和目标化合物五肽II等进行抗肿瘤活性检测。
2014年本课题组报道了分离得到的两个新颖环四肽Tataricin A和B并进行了全合成工作[7],为本实验的开展奠定了良好的实验基础。本课题拟研究方法如下图:
采用MTT法对样品的肿瘤细胞毒活性进行检测。MTT法:将适量细胞培养于96孔细胞板,加入样品后再培养44-68小时,加入活细胞代谢物还原剂MTT, 根据其产物的生成量可以定量计算样品对细胞的生长抑制作用。
基于以上研究背景,本课题选择直链五肽II进行液相全合成,为日后发现较好的活性环肽奠定基础。
[1] Staats P. S, Yearwood T., Charapata S. G. et al. JAMA, 2004, 291: 63-70.
