徐宏喜:开拓藤黄属植物活性成分及药理机制研究的领跑者(1)
2019年1月17日，拥有《细胞》和《柳叶刀》等知名医学期刊的世界最大科学文献出版社之一爱思唯尔(Elsevier)正式发布了2018年中国高被引学者榜单，榜单共收录1899位最具世界影响力的中国学者。上海中医药大学首席教授徐宏喜继2014年后连续5年入选“药理学、毒理学和药剂学”类榜单。徐宏喜教授长期从事中药研究，近期他接受本刊采访，向我们介绍了其团队近10余年来，针对中国藤黄属植物的化学成分及作用机制等方面的研究进展，供研究者参考。
藤黄属植物(GarciniaLinn.)是一类重要的药用植物类群，全世界约有450种，中国有22种(包括引种栽培)，主要集中分布在广东、广西、云南、台湾和海南等南部省区。Xanthones是藤黄属植物中含量较高的主要成分之一，其中尤以藤黄酸(gambogicacid)为代表的笼状xanthones具有较显著的抗肿瘤活性。我国学者开发的一类抗肿瘤新药藤黄酸注射液曾获得国家药品监督管理局批准，进行临床试验。尽管因为各种原因未能获得新药证书，但在藤黄酸基础上经过结构修饰和优化的一些化合物，以及从其它藤黄属植物中新发现的一些xanthones、polycyclic polyprenylated acylphoroglucinols
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(PPAPs)、双黄酮类(bioflavonoids)和联苯类(biphenyls)类等化合物被报道具有显著的生物活性，其中有些化合物比藤黄酸活性强且毒性低，引起
国内外相关领域学者的关注。
徐宏喜教授与藤黄属植物结缘始于1996年，在加拿大Dalhousie大学进行博士后研究工作时，他围绕天然药物抗耐药菌活性成分鉴定和作用机制开展研究，发现产于尼日利亚的一种藤黄属药用植物Garcinia.kola的提取物在当地普遍用于口腔清洁，通过活性筛选，发现其对许多口腔细菌具有抑制作用，特别对一些临床上分离的耐药菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐万古霉素肠球菌(VRE)等也有一定的抑制作用，通过生物活性导向的化学分离，鉴定了活性化合物的结构，证实主要活性成分为双黄酮类化合物(GB1)。此后10余年来，徐教授及其研究团队，一直专注于藤黄属植物化学成分及生物活性研究，旨在发现藤黄属植物的药用价值。
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1.藤黄属植物化学成分及结构修饰优化研究
徐宏喜教授带领研究团队首先从最受关注的活性成分藤黄酸入手，藤黄酸的C-2差向异构体曾被美国学者认为是一对不可分开的混合物，经过不断尝试，运用各种现代分离分析方法，例如循环高速逆流色谱技术等方法，终于成功对其实现了拆分，首次建立了能够较大量制备两个异构体的方法，此后又对分开后的两个化合物进行了相关活性研究与比较，相关成果先后获得了美国和中国发明专利，并发表了系列文章。在此基础上，研究团队又构建了藤黄属植物中最具有代表性的活性成分xanthones类和PPAPs类化合物数据库，首次发表了运用UPLC-DAD-QTOF/MS/MS联用技术对中药藤黄药材中基于这两类化合物的快速分析和质量控制方法，还建立了不同产地藤黄药材的指纹图谱和质谱数据库。随着研究数据的不断积累和实验进展的深入，徐宏喜教授的团队基于该数据库，综合运用多种色谱分离技术，先后对17种中国藤黄属植物的化学成分进行了系统深入的研究，通过化合物的波谱数据、理化数据等信息确定它们的平面结构，对于部分具有手性中心的化合物，利用X-ray单晶衍射及圆二色谱(ECD)曲线计算等方法确定其绝对构型。经过多年来坚持不懈的努力，从这些不同的藤黄属植物中，已经分离鉴定了300多个化合物，其中有185个化合物为首次报道的新成分。通过分子生物学、蛋白质组学、计算化学以及现代药理学等技术和手段，研究证实了多个xanthones类及PPAPs类化合物具有显著药理活性，数种具有药物开发价值的活性成分或组分已获得美国及中国发明专利授权。
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为了深入开展药效学研究，针对有开发价值的重点化合物，建立了克级样品制备纯化工艺。例如：分别建立了从多花山竹子、山木瓜和大叶藤黄中快速分离和制备活性化合物garcinol的方法;建立了从藤黄中可同时大量分离高纯度藤黄酸和新藤黄酸的方法;运用分子印迹技术，以云南藤黄中的主要活性成分OC为模板分子，结合计算机模拟和吸附性能实验得到最优分子印迹聚合物，与固相萃取技术联用，从云南藤黄果实中可以高效及大量地提取和分离OC。
由于许多中药活性成分的含量比较低，选择性及水溶性比较差，需要开展全合成或者结构优化修饰研究，以利于进一步开展药学研究及临床前成药性研究。对此，徐宏喜教授带领团队对云南藤黄果实中分离及富集所得的活性化合物OC进行了结构修饰研究，对其酚羟基、苯环及C-10位羰基进行修饰，得到了数十种结构不同的衍生物，再将衍生物进行c-Met激酶抑制实验以及细胞毒性试验，发现了2个c-Met抑制活性较好的衍生物。此外，又进一步对PPAPs类化合物的全合成方法学进行了系统的研究，建立了可以通过一步反应快速合成PPAPs类化合物的核心骨架结构的方法，并应用于5个去羰基PPAPs化合物的不对称全合成研究。
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2.藤黄属植物抗肿瘤活性成分及其药理机制研究
徐教授的研究团队运用现代分子生物学技术，建立了包括分子、细胞及动物水平的中药及其成分的筛选及药效机制研究平台，先后发现大苞藤黃叶、单花山竹子叶、大果藤黄根皮、山木瓜根皮的醇提物和云南藤黄醇提取物具有较高的抑制肿瘤细胞增殖活性。经体内外细胞实验及动物实验确认，20多个化合物具有不同程度的抗肿瘤活性。尤其是从云南藤黄中分离得到的活性化合物GUTK和OC，具有抑制细胞增殖、调节肿瘤细胞自噬、促进凋亡等活性，可以通过调控与肿瘤发生、转移及复发相关的信号通路抑制肿瘤细胞的生长;藤黄属植物山木瓜的主要活性成分Griffipavixanthone(GPX)可以抑制食管癌细胞中B-RAF和C-RAF蛋白，抑制肿瘤的转移、侵袭和增殖，还可以通过抑制自噬通量和钙离子内流，发挥抗宫颈癌HeLa细胞的作用;Cambogin也是山木瓜中的另一个主要活性成分，细胞实验及动物实验证实，该化合物可以有效抑制人乳腺癌细胞MCF-7的生长、抑制乳腺癌细胞迁移和侵袭，主要通过诱导ROS产生，激化下游信号通路ASK1/MKK4，MKK7/JNK/c-Jun磷酸化，介导AIF由线粒体转录入核，下调促凋亡蛋白Bcl-2表达，上调抗凋亡蛋白Bax和Bak表达，打破Bcl-2/Bax的平衡，从而诱导乳腺癌细胞的凋亡;从怒江藤黄中分离得到的新化合物NujiangexathoneA(NJXA)具有潜在的抗宫颈癌活性，尤其是hnRNPK蛋白高表达的宫颈癌，作用机制表明NJXA通过泛素化蛋白酶体途径降低hnRNPK蛋白的表达，进一步通过下调c-Myc-Cyclins/Cdks-Rb-E2F1通路，从而诱导细胞周期阻滞而发挥抗肿瘤作用，同时NJXA能够引起Bcl-2家族蛋白水平变化、细胞色素C释放、Caspase-3激活和染色体碎裂，诱导Caspase介导的细胞凋亡。此外，NJXA还可以激活活性氧(ROS)而诱导JNK信号通路活化，从而导致细胞凋亡;研究团队还发现新藤黄酸可作为FGFR抑制剂在细胞及动物皮下肿瘤模型中抑制耐药的肿瘤细胞生长，并能克服erlotinib引起的非小细胞肺癌的获得性耐药，也能抑制人组织来源的皮下瘤肿瘤模型(PDX)的生长。, http://www.100md.com(费菲 谭红胜)
藤黄属植物(GarciniaLinn.)是一类重要的药用植物类群，全世界约有450种，中国有22种(包括引种栽培)，主要集中分布在广东、广西、云南、台湾和海南等南部省区。Xanthones是藤黄属植物中含量较高的主要成分之一，其中尤以藤黄酸(gambogicacid)为代表的笼状xanthones具有较显著的抗肿瘤活性。我国学者开发的一类抗肿瘤新药藤黄酸注射液曾获得国家药品监督管理局批准，进行临床试验。尽管因为各种原因未能获得新药证书，但在藤黄酸基础上经过结构修饰和优化的一些化合物，以及从其它藤黄属植物中新发现的一些xanthones、polycyclic polyprenylated acylphoroglucinols
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(PPAPs)、双黄酮类(bioflavonoids)和联苯类(biphenyls)类等化合物被报道具有显著的生物活性，其中有些化合物比藤黄酸活性强且毒性低，引起
国内外相关领域学者的关注。
徐宏喜教授与藤黄属植物结缘始于1996年，在加拿大Dalhousie大学进行博士后研究工作时，他围绕天然药物抗耐药菌活性成分鉴定和作用机制开展研究，发现产于尼日利亚的一种藤黄属药用植物Garcinia.kola的提取物在当地普遍用于口腔清洁，通过活性筛选，发现其对许多口腔细菌具有抑制作用，特别对一些临床上分离的耐药菌如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐万古霉素肠球菌(VRE)等也有一定的抑制作用，通过生物活性导向的化学分离，鉴定了活性化合物的结构，证实主要活性成分为双黄酮类化合物(GB1)。此后10余年来，徐教授及其研究团队，一直专注于藤黄属植物化学成分及生物活性研究，旨在发现藤黄属植物的药用价值。
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1.藤黄属植物化学成分及结构修饰优化研究
徐宏喜教授带领研究团队首先从最受关注的活性成分藤黄酸入手，藤黄酸的C-2差向异构体曾被美国学者认为是一对不可分开的混合物，经过不断尝试，运用各种现代分离分析方法，例如循环高速逆流色谱技术等方法，终于成功对其实现了拆分，首次建立了能够较大量制备两个异构体的方法，此后又对分开后的两个化合物进行了相关活性研究与比较，相关成果先后获得了美国和中国发明专利，并发表了系列文章。在此基础上，研究团队又构建了藤黄属植物中最具有代表性的活性成分xanthones类和PPAPs类化合物数据库，首次发表了运用UPLC-DAD-QTOF/MS/MS联用技术对中药藤黄药材中基于这两类化合物的快速分析和质量控制方法，还建立了不同产地藤黄药材的指纹图谱和质谱数据库。随着研究数据的不断积累和实验进展的深入，徐宏喜教授的团队基于该数据库，综合运用多种色谱分离技术，先后对17种中国藤黄属植物的化学成分进行了系统深入的研究，通过化合物的波谱数据、理化数据等信息确定它们的平面结构，对于部分具有手性中心的化合物，利用X-ray单晶衍射及圆二色谱(ECD)曲线计算等方法确定其绝对构型。经过多年来坚持不懈的努力，从这些不同的藤黄属植物中，已经分离鉴定了300多个化合物，其中有185个化合物为首次报道的新成分。通过分子生物学、蛋白质组学、计算化学以及现代药理学等技术和手段，研究证实了多个xanthones类及PPAPs类化合物具有显著药理活性，数种具有药物开发价值的活性成分或组分已获得美国及中国发明专利授权。
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为了深入开展药效学研究，针对有开发价值的重点化合物，建立了克级样品制备纯化工艺。例如：分别建立了从多花山竹子、山木瓜和大叶藤黄中快速分离和制备活性化合物garcinol的方法;建立了从藤黄中可同时大量分离高纯度藤黄酸和新藤黄酸的方法;运用分子印迹技术，以云南藤黄中的主要活性成分OC为模板分子，结合计算机模拟和吸附性能实验得到最优分子印迹聚合物，与固相萃取技术联用，从云南藤黄果实中可以高效及大量地提取和分离OC。
由于许多中药活性成分的含量比较低，选择性及水溶性比较差，需要开展全合成或者结构优化修饰研究，以利于进一步开展药学研究及临床前成药性研究。对此，徐宏喜教授带领团队对云南藤黄果实中分离及富集所得的活性化合物OC进行了结构修饰研究，对其酚羟基、苯环及C-10位羰基进行修饰，得到了数十种结构不同的衍生物，再将衍生物进行c-Met激酶抑制实验以及细胞毒性试验，发现了2个c-Met抑制活性较好的衍生物。此外，又进一步对PPAPs类化合物的全合成方法学进行了系统的研究，建立了可以通过一步反应快速合成PPAPs类化合物的核心骨架结构的方法，并应用于5个去羰基PPAPs化合物的不对称全合成研究。
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2.藤黄属植物抗肿瘤活性成分及其药理机制研究
徐教授的研究团队运用现代分子生物学技术，建立了包括分子、细胞及动物水平的中药及其成分的筛选及药效机制研究平台，先后发现大苞藤黃叶、单花山竹子叶、大果藤黄根皮、山木瓜根皮的醇提物和云南藤黄醇提取物具有较高的抑制肿瘤细胞增殖活性。经体内外细胞实验及动物实验确认，20多个化合物具有不同程度的抗肿瘤活性。尤其是从云南藤黄中分离得到的活性化合物GUTK和OC，具有抑制细胞增殖、调节肿瘤细胞自噬、促进凋亡等活性，可以通过调控与肿瘤发生、转移及复发相关的信号通路抑制肿瘤细胞的生长;藤黄属植物山木瓜的主要活性成分Griffipavixanthone(GPX)可以抑制食管癌细胞中B-RAF和C-RAF蛋白，抑制肿瘤的转移、侵袭和增殖，还可以通过抑制自噬通量和钙离子内流，发挥抗宫颈癌HeLa细胞的作用;Cambogin也是山木瓜中的另一个主要活性成分，细胞实验及动物实验证实，该化合物可以有效抑制人乳腺癌细胞MCF-7的生长、抑制乳腺癌细胞迁移和侵袭，主要通过诱导ROS产生，激化下游信号通路ASK1/MKK4，MKK7/JNK/c-Jun磷酸化，介导AIF由线粒体转录入核，下调促凋亡蛋白Bcl-2表达，上调抗凋亡蛋白Bax和Bak表达，打破Bcl-2/Bax的平衡，从而诱导乳腺癌细胞的凋亡;从怒江藤黄中分离得到的新化合物NujiangexathoneA(NJXA)具有潜在的抗宫颈癌活性，尤其是hnRNPK蛋白高表达的宫颈癌，作用机制表明NJXA通过泛素化蛋白酶体途径降低hnRNPK蛋白的表达，进一步通过下调c-Myc-Cyclins/Cdks-Rb-E2F1通路，从而诱导细胞周期阻滞而发挥抗肿瘤作用，同时NJXA能够引起Bcl-2家族蛋白水平变化、细胞色素C释放、Caspase-3激活和染色体碎裂，诱导Caspase介导的细胞凋亡。此外，NJXA还可以激活活性氧(ROS)而诱导JNK信号通路活化，从而导致细胞凋亡;研究团队还发现新藤黄酸可作为FGFR抑制剂在细胞及动物皮下肿瘤模型中抑制耐药的肿瘤细胞生长，并能克服erlotinib引起的非小细胞肺癌的获得性耐药，也能抑制人组织来源的皮下瘤肿瘤模型(PDX)的生长。, http://www.100md.com(费菲 谭红胜)