新型抗凝血活性的葡聚糖胺的合成研究

Thrombotic disease is seriously harmful to human being, while all of the regular clinic anticoagulant drugs share the risk of serious bleeding. Therefore, discovery of selective inhibitor for intrinsic coagulation pathway is a hot topic on studying and developing novel anticoagulants. Scientists in Kunming Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, reported fucosylated glycosaminoglycan (FG) nonasaccharide as a potent and selective inhibitor to intrinsic tenase, whereas no serious bleeding was observed. This project plans to prepare a library of well-defined FG nonasaccharide and its analogues in chemical way, for the purpose of improving the activities and simplifying the complex molecule. A structure-activity relationship will be obtained for further drug development on promising anticoagulant.

血栓性疾病严重威胁人类生命健康，而常用的临床抗凝血药物都存在一个共性缺陷——严重出血的风险性。因此，具有选择性的内源性凝血因子抑制剂已成为新型抗凝药物理论及应用研究的热点。中国科学院昆明植物研究所的科学家们首次发现岩藻糖修饰的硫酸化葡聚糖胺（Fucosylated glycosaminoglycan, FG）九糖，不但具有强效抑制内源性Tenase活性，而且无出血性风险。为了解决FG寡糖解聚、分离提纯的问题，本课题希望通过化学合成的方法合成FG九糖及其类似物，建立一个FG寡糖库，期望通过进一步构效关系研究，获得活性最佳，结构最为简化的FG寡糖，并将其应用于抗血栓药物的研究开发中。

血栓性疾病严重威胁人类生命健康，而常用的临床抗凝血药物都存在一个共性缺陷——严重出血的风险性。2015年，中科院昆植所赵金华课题组从海参中分离得到一系列的FG寡糖，首次阐明了糖胺聚糖FG寡糖的化学结构单元——三糖[α-L-Fuc(2,4-diS)(1→3)]-β-D-GlcA(1→3)-β- D-GalNAc(4,6-diS)。通过构效关系研究，他们发现FG寡糖化合物可以强效抑制内源性Tenase，其中，FG九糖具有类似依诺肝素的抗血栓活性，而且对出血倾向无显著影响。FG寡糖强效的抗凝和抗血栓活性，具有成为新型抗凝血药物的巨大潜力。.结构上，FG寡糖母链是由氨基半乳糖和葡萄糖醛酸组成的重复二糖单元（β-D-GalNAc(4,6-diS)-(1→4)-D- GlcA），其中葡萄糖醛酸片段的3位羟基被岩藻糖修饰。每个三糖结构单元含有4个O-硫酸根和一个乙酰氨基。糖骨架的构建以及选择性硫酸化是合成FG寡糖的核心。FG寡糖的化学合成主要包含三个大的步骤，重复单元三糖的合成、FG寡糖骨架的构建以及对糖骨架的选择性硫酸化和脱保护操作。起初，我们顺利完成岩藻糖与葡萄糖醛酸的连接，但是再在葡萄糖醛酸片段4位引入氨基半乳糖时十分困难。于是我们便调整糖砌块组装顺序，先完成氨基半乳糖与葡萄糖醛酸的连接，然后再在葡萄糖醛酸片段3位引入岩藻糖，这种组装策略可以顺利实现重复三糖单元的合成。当进一步构建FG寡糖骨架时，我们发现，糖骨架的延伸与氨基半乳糖片段保护基的选择有密切的关系，当氨基保护基是邻苯二甲酰基（Phth）时，“3+3”糖苷化反应无法顺利进行；而当氨基保护基选择三氯乙氧基甲酰基（Troc）或者三氯乙酰基（TCA）时，“3+3”糖苷化反应可以顺利进行。然而当我们脱除硫酸化位点保护基时，糖骨架发生分解。最后调整岩藻糖片段保护基策略，通过氢化一步脱除硫酸化位点保护基，并通过微波促O-硫酸化方法实现糖骨架的高效硫酸化，完成FG九糖的合成。未来，我们期望通过进一步构效关系研究，获得活性最佳，结构最为简化的FG寡糖，并将其应用于抗凝血药物的研究开发中。