格木种子和根中具有细胞毒活性的新颖结构生物碱类成分的研究

本项目在前期研究中，从豆科有毒药用植物格木的树皮和叶中分离鉴定了30余个化合物，其中新颖结构化合物27 个，发现13个卡萨因型化合物具有显著的肿瘤细胞毒活性；结构与功能深入的研究发现，格木中卡萨因型二萜生物碱具有作用于MAPK信号转导通路的崭新机制。基于上述的研究工作基础，本项目拟采用活性跟踪的方法，以基于在线结构分析的化学筛选为指导，对格木种子和根中具有细胞毒活性的成分进行研究，期望从中获得40-50个化合物，发现新颖结构化合物20个以上。通过单体化合物活性测试，选择1-2个结构新颖活性较强的单体化合物进行结构修饰和初步构效关系分析，并对2-3个活性较强的单体化合物进行初步的作用机制研究。优选出1-2个值得深入研究的化合物，为进一步创制具有自主知识产权的新型抗肿瘤药物的研究奠定基础。

本项目基本按计划进行，在前期研究工作的基础上，采用活性跟踪的方法，以化学筛选为指导，从格木根、格木叶以及格木三株内生真菌中共分离得到55个化合物并确定了结构，其中新化合物7个，5个化合物显示了一定的体外抑制肿瘤细胞生长活性。具体而言，从格木根的组分中分离获得了6个化合物，包括3个萜类化合物；从格木叶的活性组分中继续分离获得了9个萜类成分，其中3个化合物对不同肿瘤细胞株均表现出体外抑制活性。本项目的研究对象--豆科格木属植物格木是本属植物我国唯一的物种，木质坚硬，为我国四大硬木之一，被列入国家二级保护野生植物，药材采集十分困难，也不利于可持续发展。植物内生真菌是植物体内最重要的生物类群，它们为了增强宿主植物的抗逆性和对抗病虫害的防御能力，通过自身产生各种与宿主植物相同、相近或完全不同的次生代谢物质，有些次生代谢产物结构新颖且活性多样化；内生真菌生长周期相对短，生长条件易于控制，可以通过现代发酵工程技术进行规模化培养，从而解决植物资源问题，对于药物的研究与开发和生态环境的和谐发展发挥着重要的作用，已逐渐成为创新药物的新的来源。本项目从格木83株内生真菌中筛选出三株，对其化学成分进行了研究，分离获得了40个化合物，并进行了活性测试，其中2个化合物对不同人肿瘤细胞株细胞具有选择性抑制生长活性。.另外，对具有抑制肿瘤细胞生长活性的卡萨因二萜酰胺类化合物进行了合成与半合成研究探索，合成简化物和衍生物20个，遗憾的是合成的简化物和衍生物均没有表现出显著的细胞毒活性。根据化合物的生物活性测试结果并结合前期及本项目的的研究结果，总结了卡萨因型二萜类化合物的体外抑制肿瘤细胞生长活性的初步构效关系。初步作用机理研究表明，卡萨因二萜生物碱通过影响肿瘤细胞中MAPK信号通路的传导，从而影响结肠癌细胞的转移能力和非小细胞肺癌细胞的增殖能力。目前化学成分研究仍在进行中，后续活性研究也将继续进行。.本项目研究工作已在国际期刊发表SCI收录的论文3篇，目前已撰写完成待发表文章1篇，申请并公开中国发明专利1项，获中国授权专利1项。本项目的研究工作，包括活性化学成分的分离以及建立的卡萨因型二萜及二萜生物碱类化合物的识别与获取分析方法及其在化学筛选中的应用，作为部分研究内容，获得2014年国家科学技术进步二等奖1项，2013年北京市科学技术奖一等奖1项。