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項(xiàng)目簡介 目前臨床上抗哮喘用藥主要包括糖皮質(zhì)激素類藥物與β2受體激動劑（例如鹽酸丙卡特羅（美普清）），但這兩類藥物存在較大的副作用。糖皮質(zhì)激素類藥物可引起水、鹽、糖、蛋白質(zhì)及脂肪代謝紊亂；減弱機(jī)體抵抗力，阻礙組織修復(fù)，延緩組織愈合；抑制兒童生長發(fā)育。β2受體激動劑可引起心律失常、肌肉震顫、水鹽代謝紊亂。臨床急需療效確切、副作用小的新藥。 氣道高反應(yīng)性是指氣管、支氣管本身對各種刺激，包括特異性抗原刺激和非特異性刺激，如物理、化學(xué)刺激，呈現(xiàn)過度反應(yīng)，是支氣管哮喘病人區(qū)別于正常人的重要特征。CD38分子表達(dá)與分布在氣道平滑肌等。通過CD38分子的酶催化作用生成的環(huán)腺苷二磷酸核糖(cyclic adenosine diphosphate ribose, cADPR)來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的釋放而調(diào)節(jié)細(xì)胞收縮。氣道平滑肌的收縮能力主要依靠于平滑肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+的濃度，CD38分子可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的濃度進(jìn)而影響氣道平滑肌的收縮，在哮喘的發(fā)病機(jī)制中起到非常重要的作用。圖1.T化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)   本項(xiàng)目重點(diǎn)研究了兩種小分子CD38抑制劑，其中一種化合物即5-(3-苯基丙酰氨基)-N-(4-乙氧羰基苯基)-1H-3-吲哚甲酰胺（T化合物分子式見圖1）治療能夠減輕臭氧攻擊所造成氣道與肺泡病理改變，炎癥反應(yīng)、氧化損傷及氣道高反應(yīng)，且無明顯血液毒性與全身性毒副作用。該化合物作為CD38酶抑制劑，可通過抑制Ca2+釋放舒張氣管平滑肌，對癥治療氣道高反應(yīng)性疾病；我們利用臭氧制作小鼠氣道高反應(yīng)模型，同時(shí)給予該化合物的乳化劑灌胃治療，發(fā)現(xiàn)經(jīng)該化合物治療的小鼠氣道阻力明顯降低（見表1）、動態(tài)肺順應(yīng)性明顯增加、肺病變程度減輕（見圖2）。  應(yīng)用范圍 流行病學(xué)結(jié)果表明，中國有大約3000萬哮喘病人。其中，兒童哮喘發(fā)病率約1.5%，成人發(fā)病率約1.24%。由于哮喘發(fā)病率不斷地增高，預(yù)計(jì)在未來15-20年內(nèi)患者總?cè)藬?shù)將增至4億人。T化合物可以有效治療哮喘病人氣道高反應(yīng)癥狀、副作用小，具有良好的藥物開發(fā)前景，我國每年有超過3000萬人出現(xiàn)哮喘發(fā)病，假設(shè)僅僅5%的病人（150萬）接受5000元的抗哮喘治療，則年銷售額可望達(dá)到75億元。 表1 ＊P<0.05 vs 正常對照組   ＃ P<0.05 vs 模型組項(xiàng)目階段 本項(xiàng)目處于臨床前階段。化合物合成路線合理，產(chǎn)率高。適合產(chǎn)業(yè)化。我們的研究發(fā)現(xiàn)，5-(3-苯基丙酰氨基)-N-(4-乙氧羰基苯基)-1H-3-吲哚甲酰胺除了能通過抑制CD38酶活性，擴(kuò)張氣管平滑肌對癥治療氣道高反應(yīng)性疾病之外，還具有抗炎、抗氧化作用，未發(fā)現(xiàn)明顯毒副作用。   圖2.各組小鼠肺組織病理切片HE染色圖左上，正常對照組；中上，模型組；右上，陽性藥1激素組；左下，陽性藥2美普清組；中下，H化合物組；右下，T化合物組知識產(chǎn)權(quán) 已經(jīng)獲得發(fā)明專利授權(quán)。合作方式 技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

目前臨床上抗哮喘用藥主要包括糖皮質(zhì)激素類藥物與β2受體激動劑（例如鹽酸丙卡特羅（美普清）），但這兩類藥物存在較大的副作用。糖皮質(zhì)激素類藥物可引起水、鹽、糖、蛋白質(zhì)及脂肪代謝紊亂；減弱機(jī)體抵抗力，阻礙組織修復(fù)，延緩組織愈合；抑制兒童生長發(fā)育。β2受體激動劑可引起心律失常、肌肉震顫、水鹽代謝紊亂。臨床急需療效確切、副作用小的新藥。 氣道高反應(yīng)性是指氣管、支氣管本身對各種刺激，包括特異性抗原刺激和非特異性刺激，如物理、化學(xué)刺激，呈現(xiàn)過度反應(yīng)，是支氣管哮喘病人區(qū)別于正常人的重要特征。CD38分子表達(dá)與分布在氣道平滑肌等。通過CD38分子的酶催化作用生成的環(huán)腺苷二磷酸核糖(cyclic adenosine diphosphate ribose, cADPR)來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的釋放而調(diào)節(jié)細(xì)胞收縮。氣道平滑肌的收縮能力主要依靠于平滑肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+的濃度，CD38分子可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的濃度進(jìn)而影響氣道平滑肌的收縮，在哮喘的發(fā)病機(jī)制中起到非常重要的作用。 本項(xiàng)目重點(diǎn)研究了兩種小分子CD38抑制劑，其中一種化合物即5-(3-苯基丙酰氨基)-N-(4-乙氧羰基苯基)-1H-3-吲哚甲酰胺（T化合物分子式見圖1）治療能夠減輕臭氧攻擊所造成氣道與肺泡病理改變，炎癥反應(yīng)、氧化損傷及氣道高反應(yīng)，且無明顯血液毒性與全身性毒副作用。該化合物作為CD38酶抑制劑，可通過抑制Ca2+釋放舒張氣管平滑肌，對癥治療氣道高反應(yīng)性疾病；我們利用臭氧制作小鼠氣道高反應(yīng)模型，同時(shí)給予該化合物的乳化劑灌胃治療，發(fā)現(xiàn)經(jīng)該化合物治療的小鼠氣道阻力明顯降低（見表1）、動態(tài)肺順應(yīng)性明顯增加、肺病變程度減輕（見圖2）。

復(fù)合鐵酶促活性污泥強(qiáng)化污水生物脫氮除磷技術(shù)從改進(jìn)生物脫氮除磷活性污泥絮體結(jié)構(gòu)為切入點(diǎn)，采用人工調(diào)控技術(shù)手段，強(qiáng)化鐵離子在電子傳遞體系中電子傳遞作用與酶促反應(yīng)的激活劑作用，提高脫氮除磷微生物的生化反應(yīng)代謝活性與適應(yīng)外界環(huán)境因素變化的能力，提高生物脫氮除磷效率，解決污水生物脫氮除磷系統(tǒng)存在的固有矛盾與瓶頸問題。       該技術(shù)不僅大大提高生化反應(yīng)系統(tǒng)微生物活性（DHA、ETS 與 SOUR 分別提高 30%左右），而且提高了城市污水脫氮除磷效率與系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，與普通活性污泥生物脫氮除磷系統(tǒng)相比較，其生物脫氮與除磷效率分別可提高10%、25%左右，特別在解決低溫硝化影響問題上具有突破性進(jìn)展，系統(tǒng)抗低溫能力得到明顯增強(qiáng)（在反應(yīng)溫度 10℃條件下，系統(tǒng)硝化效率可以保持 70%以上，同時(shí)除磷效率達(dá)到 90%）。

其他成果/n飼料添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種α?半乳糖苷酶軟膠囊飼料添加劑及其制備方法。該方法包括以下步驟：1)向磷酸鹽緩沖溶液中加入α?Gal，然后加入β?CD，再經(jīng)過均質(zhì)后靜置反應(yīng)，至反應(yīng)終點(diǎn)，得到α?Gal—β?CD添加液；2)將B型明膠加入水中，充分溶脹后加入甘油、防腐劑和二氧化鈦，混合均勻進(jìn)行膠化，得到膠料；3)灌裝。通過本發(fā)明得到的軟膠囊添加劑利用環(huán)糊精抑制劑對α?Gal的抑制作用，使動物飼料中的α?Gal酶活，經(jīng)歷一個(gè)先低后高的過程，從而使飼料中的α?Gal在更合適的消化時(shí)期發(fā)揮催化作用。

本項(xiàng)目從中國傳統(tǒng)白酒大曲中篩選獲得了適用于面包烘焙的華根霉（Rhizopus chinensisCCTCC M201021）脂肪酶，在此基礎(chǔ)上利用基因工程、蛋白質(zhì)工程等現(xiàn)代生物技術(shù)，改造得到具有自主知識產(chǎn)權(quán)的面包烘焙用脂肪酶催化劑，通過發(fā)酵調(diào)控技術(shù)，開發(fā)生產(chǎn)廉價(jià)的新型脂肪酶制劑，緊跟市場需求，利用 高效定向進(jìn)化技術(shù)進(jìn)一步提升改造酶的催化性能，并在技術(shù)上建立與之相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)路線，從而綜合提高我國食品領(lǐng)域的科技水平，對于我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有重大意義。 創(chuàng)新要點(diǎn) 獲得具有自主知識產(chǎn)權(quán)的面包烘焙用脂肪酶催化劑，建立了定向進(jìn)化文庫構(gòu)建新方法，顯著提高了酶的活性和熱穩(wěn)定性，開發(fā)獲得的產(chǎn)品性能優(yōu)，成本低。

以 L-抗壞血酸棕櫚酸酯為代表的抗壞血酸(或異抗壞血酸)酯類衍生物是一 大類脂溶性抗氧化劑，3CLpro 抑制劑的合成工藝 其酶法生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟，其中 L-抗壞血酸棕櫚酸酯(酶法)已經(jīng)作為一款 新型的食品添加劑起草了專用的國家標(biāo)準(zhǔn)并將在近期獲得通過。 投資 5000 萬元建設(shè)一套年產(chǎn) 1500 噸抗氧化劑的裝置，按 150 元/kg 的售價(jià)計(jì)，年產(chǎn)值可達(dá) 2 個(gè)億以上，利潤在 8000 萬元以上。 

虎杖入藥始載于《雷公炮制倫》列為上品，源于蓼科蓼屬植物虎杖 Polygonum cuspidatum Sieb. Et Zucc.的干燥根莖，為中國藥典2010年版一部所收載。具有祛風(fēng)利濕，散瘀止痛，止咳化痰之功能，用于關(guān)節(jié)痹痛，濕熱黃疸，經(jīng)閉，癥瘕，水火燙傷，跌撲損傷，癰腫瘡毒，咳嗽痰多。高尿酸血癥是嘌呤代謝紊亂或（和）尿酸排泄減少所引起的一組異質(zhì)性疾病，是引發(fā)痛風(fēng)的重要生化基礎(chǔ)，與心血管疾病、慢性腎臟病及代謝綜合征，如糖尿病、肥胖等密切相關(guān)，是一種嚴(yán)重影響公共健康的疾病。流行病學(xué)調(diào)查顯示高尿酸血癥的發(fā)病率呈急速上升趨勢，被世界衛(wèi)生組織列為二十世紀(jì)人類十大頑癥之一。因此，研制高效、低毒、作用機(jī)制明確的抗高尿酸血癥藥物已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。   高尿酸血癥主要通過降低尿酸生成和促進(jìn)尿酸排泄來控制，尿酸生成關(guān)鍵酶和負(fù)責(zé)尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)的各種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是抗高尿酸血癥藥物作用的主要靶點(diǎn)。黃嘌呤氧化酶（Xanthine Oxidase，XO）作為尿酸生成關(guān)鍵酶是降低尿酸藥物的作用靶點(diǎn)。別嘌呤醇和非布索坦是在臨床上使用的黃嘌呤氧化酶抑制劑，但皮膚過敏、肝炎、超敏反應(yīng)綜合征等不良反應(yīng)在一定程度上限制了其使用從療效確切、毒副作用小的天然產(chǎn)物中探索發(fā)現(xiàn)具有多靶點(diǎn)作用特征的活性組合物是抗尿酸血癥藥物研發(fā)的重要途徑。

利用金屬配合物性質(zhì)易調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)，通過改變電荷、脂溶性，實(shí)現(xiàn)金屬配合物對細(xì)胞器的靶向性富集調(diào)控（Coord. Chem. Rev., 2019, 378, 66）。在此基礎(chǔ)上，利用金屬配合物的長激發(fā)態(tài)壽命，構(gòu)筑一系列單/雙光子的光敏劑用于細(xì)胞器靶向的癌癥治療（Nat. Chem., 2019, 11, 1041; Nat. Commun., 2020, 11, 3262; Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 14049; 2017, 56, 14898; 2019, 58, 14334; PNAS, 2018, 115, 5664; 2019, 116, 20296），為開發(fā)金屬配合物用于生物治療提供了新的研究思路。然而，與傳統(tǒng)化療藥物類似，這類光敏劑通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)腫瘤治療，同樣也面臨可能的耐藥風(fēng)險(xiǎn)。至今為止，金屬配合物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞非凋亡性死亡、實(shí)現(xiàn)克服腫瘤耐藥研究尚處于起步階段。在前期實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死、漲亡等非凋亡性死亡的工作基礎(chǔ)上（Chem. Sci., 2018, 9, 5183; Chem. Commun., 2018, 54, 6268; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 3315），巢暉教授課題組開發(fā)了基于釕(II)配合物的拓?fù)洚悩?gòu)酶 I/II雙重催化抑制；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，配合物能誘導(dǎo)耐藥腫瘤細(xì)胞壞死性凋亡，有效克服腫瘤耐藥 通過輔助配體改變配合物的電荷和脂溶性，從而調(diào)控配合物的細(xì)胞攝取量和細(xì)胞器靶向性。其中環(huán)金屬化配合物Ru7在具有高細(xì)胞攝取量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞核靶向富集（圖2）。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase，Topo）為催化DNA拓?fù)鋵W(xué)異構(gòu)體互相轉(zhuǎn)變的酶的總稱，可調(diào)控DNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制和基因表達(dá)。根據(jù)催化機(jī)制，Topo酶劃分為Topo I和Topo II，因在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)而成為臨床腫瘤治療靶點(diǎn)。喜樹堿（Topo I抑制劑）和依托泊苷（Topo II抑制劑）是其代表性藥物，但這類單一酶抑制劑的療效受多種因素限制，與之相比，Topo I/II雙重抑制劑具有顯著的治療優(yōu)勢。利用DNA松弛、斷裂和凝膠電泳遷移率轉(zhuǎn)移分析，輔助分子對接模擬計(jì)算，證實(shí)Ru7通過π-π堆積、陽離子-π相互作用以及氫鍵與Topo I/II的催化口袋相結(jié)合，從而阻止DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA的結(jié)合，是罕見的Topo I/II雙重催化抑制劑。

01.成果簡介 地中海貧血癥，又稱珠蛋白生成障礙性貧血癥，是一組遺傳性溶血性貧血疾病，由血紅蛋白中一種或一種以上珠蛋白鏈的缺失或不足導(dǎo)致。珠蛋白鏈包括：γ、δ、ε和β珠蛋白基因組成“β基因族”，ζ和α珠蛋白組成“α基因族”，相應(yīng)的，地中海貧血癥分為α型、β型、δβ型和δ型4種，其中以β地中海貧血癥和α地中海貧血癥較為常見。 地中海貧血癥的常規(guī)治療方法包括：一般性治療、紅細(xì)胞輸注、鐵螯合劑去鐵治療、脾切除、造血干細(xì)胞移植、基因活化治療等，其中，輸血治療和去鐵治療是目前最重要的兩種治療方法。然而，供體缺乏、排異反應(yīng)、藥物副反應(yīng)等因素影響了上述方法的應(yīng)用。 本項(xiàng)成果利用歸巢內(nèi)切酶I-SceI的特異性低毒性以及TALE的特異性DNA識別域，依據(jù)β地中海貧血癥的β-珠蛋白基因序列，首先改造I-SceI和TALE，使其分別可以特異性識別14bp和18bp的β珠蛋白DNA序列，然后使二者融合，從而構(gòu)建出可以識別β珠蛋白32bp DNA序列的融合型內(nèi)切酶TALE-I SceI，并利用β-地中海貧血疾病患者造血干細(xì)胞為模型，對其突變基因進(jìn)行修復(fù)，驗(yàn)證了本項(xiàng)成果的安全性和實(shí)用性。 圖1 融合型內(nèi)切酶TALE-I SceI02.應(yīng)用前景 經(jīng)過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本項(xiàng)目成果構(gòu)建的嵌合核酸酶可以在體外β-地中海貧血疾病患者造血干細(xì)胞中發(fā)揮作用，有望在臨床中得到應(yīng)用。03.知識產(chǎn)權(quán) 本項(xiàng)成果已申請1項(xiàng)發(fā)明專利，并已授權(quán)。04.團(tuán)隊(duì)介紹 本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為研究員、博士生導(dǎo)師，擔(dān)任中國自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目顧問及基金評委、中國科技部973項(xiàng)目顧問及基金評委，曾在多個(gè)國際權(quán)威期刊上發(fā)表SCI論文20余篇。05.合作方式 投融資。06.聯(lián)系方式 郵箱：zhangxinrui@tsinghua.edu.cn

近日，藥學(xué)院鄒懿教授和張霄教授課題組合作，在國際知名期刊JACS在線發(fā)表了題為“DiarylEtherFormationbyaVersatileThioesteraseDomain”（DOI：10.1021/jacs.2c02813）的研究論文，揭示了二芳基醚藥物骨架的全新酶學(xué)合成途徑。