利用COX-2修饰的新型功能化磁性纳米配体垂钓技术筛选红树内生菌的天然抗炎小分子

Inflammation is an important factor for many acute and chronic diseases. And selective inhibition of cyclooxygenase 2 (COX-2) is the current clinical treatment of inflammation hotspot, which can effectively treat inflammation, and obviously improve side effects. Some mangrove species have been widely used as anti-inflammatory Chinese medicine for long history, and mangrove have abundant and renewable endophytes, which can be used as a new resource for anti-inflammatory drug discovery. Recently we found two selective COX-2 inhibitors from a mangrove endophytic fungus. And on this basis we’ll synthesize new selective, magnetic response, stable magnetic nanoparticles (COX-2-PLGA-MNPs) by binding target enzyme COX-2 to the surface of magnetic nanoparticles, and establish a rapid and efficient ligand fishing system for screening of anti-inflammatory active ingredients. We have previously identified 17 anti-inflammatory mangrove endophytes, and based on the concept and technologies of ligand fishing, we will directly catch the bioactive small molecules from metabolites of the active mangrove endophytes using the novel MNPs as 'baits'. And the compounds with ‘unique chemical shift’ and / or ‘novel cleavage reaction’ will be isolated and identified with the help of modern chromatographic and spectroscopic techniques. At last, we’ll study anti-inflammatory activities and pharmacological mechanisms of the new compounds on the cellular and molecular levels. In conclusion, the project combines with multiple disciplines theory and technology, it will possess promising future in the discovery of novel anti-inflammatory seeds or leading compounds, and provide a new idea to broaden the functionalized magnetic nanoparticles in the application of natural medicine chemistry.

炎症是很多急慢性疾病的重要致病因素之一，选择性抑制环氧合酶2（COX-2）可有效治疗炎症，明显降低副作用，是目前临床炎症治疗的热点。许多药用红树有传统抗炎功效，并内含丰富的可再生微生物种质资源，申请者最新从红树内生菌中发现了新的选择性抑制COX-2成分。本项目将在前期工作基础上，以COX-2为靶酶，合成特异性高、磁响应强、稳定的新型功能化磁性纳米粒（COX-2-PLGA-MNPs）构成抗炎成分的“垂钓体系”；基于受体-配体相互作用原理，直接从已确定的17株抗炎红树内生菌代谢产物中捕获小分子配体；再利用现代色谱学与波谱学技术，对配体溶液中有“独特化学位移”和/或“新颖裂解反应”的成分快速分离与结构鉴定；并在细胞和分子水平上探究新物质的抗炎功效与作用机制。本项目融合多学科理论与技术，对发现新型抗炎药物或先导化合物具有重要参考价值，也为拓展功能化磁性纳米粒在天然药物化学领域的应用提供一种新思路。

炎症是很多急慢性疾病的重要致病因素之一，从天然产物中寻找抗炎活性成分是创新药物的主要源泉，但活性成分的快速靶向分离分析是天然产物研究的热点和难点问题。红树林是生长在热带、亚热带海洋潮间带的耐盐植物类群，由于生存在复杂的生态系统，导致它含有丰富活跃的微生物群落。近年从红树共生微生物中发现的先导化合物呈明显的增长趋势，是具有生物活性的天然产物最丰富的来源之一。本项目针对天然产物成分复杂多样、难于快速分离分析、易变等特点，结合课题组在分离分析新方法研究中形成的基础和优势及对红树共生微生物代谢产物多年的研究积累，开展基于功能化纳米Fe3O4材料的天然产物中酶抑制剂快速靶向分离分析新方法，即借助配体垂钓技术中研究生物大分子间相互作用的思路和方法，把与炎症有关的酶与磁性纳米粒子相偶联，制备出功能化的纳米载体，以其为针对小分子的探针，结合高效液相、质谱、核磁共振等分析手段，构建了一种方便、快捷、特异性强的小分子“垂钓”方法，将此方法应用于南海红树生态系统中海洋共生微生物的化学成分研究。到目前为止，本课题组已分离并确定单体化合物50余个，其中有2个新骨架化合物，还通过活性测定，确定了一批有潜力的抗炎活性化合物，已发表科研论文6篇（SCI收录4篇），已授权专利1项，培养了硕士研究生5名。通过本项目所初步建立的集化合物快速分离、分析与活性筛选为一体的技术平台，在抗炎活性天然小分子的分离、微量活性成分的发现、以及红树生态系统中海洋共生微生物的可持续利用等领域取得了一系列有意义的结果，已经显示出广泛的应用前景。研究结果为加速新的抗炎活性结构或先导化合物的发现提供重要的方法支撑，也为拓展功能化磁性纳米粒在天然药物化学领域的应用提供一种新思路。