第二军医大学的研究人员以肿瘤坏死因子受体(TNFR)为“捕获蛋白”,采用SPR垂钓技术进行了5种中药的筛选和分离,最终从大黄中分离回收得到了TNFR的配体。
3. 先导化合物的优化与确认
天然产物雷公藤红素(celastrol )能够很好的抑制肿瘤靶点CDC37的活性。研究人员从celastrol的基本结构(三萜)出发合成了其他的化合物,然后用分子互作技术测定了所有化合物与药物靶点CDC37相互作用;通过对其他衍生物的亲和力比较,SPR技术给出了这种天然产物的先导化合物改造路径,为后续的药物开发提供了关键作用。
4. 传统中药抗病毒机制研究
三萜是一类含疏水五环骨架的植物次生代谢物,通常认为是植物防御病原体感染的重要化学成分,广泛存在于自然界。为了揭示这类三萜天然产物广谱抗病毒的作用机制,北京大学的研究人员利用SPR技术发现这些三萜物质通过结合到流感、埃博拉和HIV病毒等I型RNA病毒膜蛋白的HR2结构域,抑制了HR1-HR2三聚体发夹状结构形成,进而阻碍了病毒-细胞膜融合;最终揭示了三萜天然产物广谱抗病毒的分子机制。
5. 药材的质量控制
中国医学科学院药用植物所杨美华研究员带领的团队利用Au/Fe3O4纳米复合材料为放大标签,借助9999js金沙老品牌的表面等离子体共振检测仪(MI-S200 SPR),实现了多菌灵农药残留检测的新方法。研究人员设计了合理的放大模式,利用MI-S200 SPR检测平台,检测多菌灵的检测下限(LOD)为0.44ng·ml−1;对比酶联免疫分析方法,整个分析方法的灵敏度提高了近1个数量级。利用这种方法检测了药材枸杞,其添加回收率102.4%~115.0%,RSD<10%,检测结果与UPLC-MS/MS的检测结果完全一致。该研究成果以“A gold/Fe3O4 nanocomposite for use in a surface plasmon resonance immunosensor for carbendazim”为题发表在Microchimica Acta上 [1]。
最近发表的两篇抗新冠病毒中药化合物筛选的文章,进一步显示了SPR在中药活性成分鉴定及分子机制研究方面发挥的重要作用[2][3]。
1)Chinese herbal compounds against SARS-CoV-2: Puerarin and quercetin impair the binding of viral S-protein to ACE2 receptor
作者利用中药系统药理学分析数据库和分析平台(TCMSP),以及分子对接分析工具,筛选出与ACE2亲和力得分高的两个分子-葛根素和槲皮素。用SPR分析了它们与ACE2结合的动力学常数。在SPR上作竞争性抑制实验,发现它们可以显著抑制病毒S蛋白与ACE2的结合。
2)Network pharmacology, molecular docking integrated surface plasmon resonance technology reveals the mechanism of Toujie Quwen Granules against coronavirus disease 2019 pneumonia
第一个用于新冠肺炎的中成药-透解祛瘟颗粒,可以降低重症率和死亡率。作者将透解祛瘟颗粒中的所有药材做了基于SARS-CoV-2病毒靶点的生物信息学分析。分子对接结果显示其中四个分子(包括槲皮素)得分高于其它化合物。SPR实验显示槲皮素更多地与SARS-CoV-2的S蛋白结合,而不是与ACE2结合。
槲皮素与Spike蛋白的SPR实验,KD=1.69*10e-5M
上述两篇文章都利用生物信息学工具筛选出有潜在治疗作用的化合物,然后将其与新冠病毒的致病靶点(S蛋白和ACE2)做SPR分析,得到动力学常数,第一篇文章还做了基于SPR的竞争抑制实验,对分子机制做了一定探讨。
值得一提的是,目前已经有一项关于槲皮素磷脂复合物作为辅助疗法治疗新冠肺炎患者的临床II期实验在巴基斯坦注册,目前处于患者招募阶段(https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04578158?cond=quercetin&draw=2&rank=1)。
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参考文献:
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Li Q, Dou X, Zhao X, Zhang L, Luo J, Xing X, Yang M. A gold/Fe3O4 nanocomposite for use in a surface plasmon resonance immunosensor for carbendazim. Mikrochim Acta. 2019 Apr 30;186(5):313. doi: 10.1007/s00604-019-3402-0. PMID: 31041544.
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Pan B, Fang S, Zhang J, Pan Y, Liu H, Wang Y, Li M, Liu L. Chinese herbal compounds against SARS-CoV-2: Puerarin and quercetin impair the binding of viral S-protein to ACE2 receptor. Comput Struct Biotechnol J. 2020;18:3518-3527. doi:10.1016/j.csbj.2020.11.010. Epub 2020 Nov 11. PMID: 33200026; PMCID: PMC7657012.
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Ye M, Luo G, Ye D, She M, Sun N, Lu YJ, Zheng J. Network pharmacology, molecular docking integrated surface plasmon resonance technology reveals the mechanism of Toujie Quwen Granules against coronavirus disease 2019 pneumonia. Phytomedicine. 2020 Oct 28:153401. doi: 10.1016/j.phymed.2020.153401. Epub ahead of print. PMID: 33191068.