基于特征骨架质谱定位法快速发现海绵中aaptamine生物碱类抗肿瘤先导化合物

The aaptamine derivatives originated from marine sponges have been attracted extensive attention worldwide due to their novel chemical structure, significant bioactivity and potential medicinal value. Based on the successful experience in elucidating the mass fragmentation rule of 30 aaptamine derivatives, a rapid, sensitive and integrated method using LC-QTRAP-MS/MS has been established by the applicant to monitor the aaptamine derivatives in 26 diversified marine sponges. After combination with AutoPurification LC(/MS) and biological activity evaluation, 18 aaptamine derivatives with antitumor activity have been separated and identified preliminarily from two sponge specimens, including Aaptos aaptos and Aaptos suberitoides collected off Xisha islands in our previous study..Therefore, we expected to systematically investigate the chemical diversities and antitumor activities of aaptamine derivatives in the above mentioned two sponge specimens by using LC-QTRAP-MS/MS monitoring and procedural separation guided by AutoPurification LC(/MS). As expected results, more aaptamine derivatives with novel structures and potent antitumor activities will be discovered, the action mechanism and structure-activity relationship of which will be investigated as well. It can not only provide a rapid and orientation tracking method for monitoring trace concentration aaptamine derivatives in complex system, but also have a great significance for the rational exploration of the distant-sea biological resources in the future.

海绵中的aaptamine生物碱因其结构新颖、活性显著而备受关注。申请者基于前期获得的30种aaptamine生物碱的结构特征，利用LC-QTRAP-MS/MS的PI扫描结合IDA触发的EPI扫描技术，建立了aaptamine生物碱的质谱快速定位法，从26种西沙海绵中筛选出两种富含aaptamine生物碱海绵：远隔疏海绵和晦海海绵，已分离鉴定18种aaptamine生物碱，包括8个微量新化合物。.本课题拟采用选择性识别aaptamine生物碱特征骨架结构的质谱快速定位法，结合质谱导向的程序性分离方法（开放柱-中压制备-质谱引导自动纯化系统），追踪分离两种海绵中aaptamine生物碱；运用化学和波谱学方法确定其平面及立体结构；评价单体化合物体内外抗肿瘤活性，探讨其构效关系和作用机制。获得1-2种结构特异的aaptamine生物碱类抗肿瘤先导化合物，为新型海洋抗肿瘤药物研究奠定基础。

本课题聚焦于“液相串联质谱技术在复杂海洋天然产物快速筛选及高效分离方面的应用”，结合aaptamine生物碱类化合物的主要质谱特征，建立快速筛选特异aaptamine生物碱结构的质谱方法及串联质谱导向的程序性分离方法。利用该方法发现远隔疏海绵（A. aaptos）和晦海海绵（A. suberitoides）中富含微量aaptamine生物碱类成分；进而结合质谱导向的程序性分离方法（开放柱-中压制备-质谱引导自动纯化系统）对其中aaptamine生物碱类成分进行追踪分离。.迄今共从远隔疏海绵（A. aaptos）的活性部位中发现了26个aaptamine生物碱类化合物，其中13个新化合物；从晦海海绵（A. suberitoides）中发现了15个生物碱类化合物，其中包括5个新化合物，评价了已分离aaptamine生物碱类对三种肿瘤细胞细胞毒活性，发现活性化合物15个，其中6个化合物具有显著的细胞毒活性。在已筛选到活性aaptamine生物碱类化合物基础上，对其进行结构修饰与改造，并进行了初步构效关系分析，发现当取代芳环上连接三氟甲基或氟原子时，细胞毒活性显著提升。.初步的抗肿瘤作用机制研究表明AP-7能够与Chk1-GST 蛋白特异性结合，可以抑制Chk1活性，能取消化疗药物诱导的细胞周期阻滞。AP-7药代动力学研究表明，该化合物在大鼠体内表现为吸收较快、生物利用度适中的药代动力学特征。.在该项目的资助下，已经发表SCI论文3篇，培养博士研究生1名，硕士研究生2名，完成了项目的预期目标。本项目构建的aaptamine生物碱类微量复杂结构的快速识别、定向追踪的技术方法，为新型海洋抗肿瘤药物研究提供了方法学依据。