中國學者JMedChem發文:膽紅素代謝酶特異性熒光探針底物

　　近日，上海中醫藥大學交叉科學研究院葛廣波、楊凌團隊研發了一種全新的膽紅素代謝酶（UGT1A1，又稱尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉移酶1A1）特異性熒光探針底物，并將其用于人肝細胞/組織制備物中UGT1A1的活性檢測以及UGT1A1抑制劑和誘導劑的高通量篩選等研究，相關工作在線發表在美國化學會著名學術刊物《藥物化學雜志》Journal of Medicinal Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.jmedchem.7b01097，IF 6.3）。該論文通訊作者為葛廣波教授和楊凌教授，第一作者為呂俠博士和馮磊博士。

UGT1A1新型熒光探針底物NHPN及其應用

　　UGT1A1是一種重要的Ⅱ相代謝酶和肝臟解毒酶，其在內源性毒物膽紅素的代謝清除和外源物（如抗癌藥物依托泊甙及伊立替康的活性代謝產物SN38等）的代謝處置均扮演著非常重要的角色。人體每天會產生250-350 mg的膽紅素（血紅素降解產物），膽紅素需先被UGT1A1轉化成其葡萄糖醛酸化產物（又稱間接膽紅素），之后方可經膽汁排泄至腸道中。UGT1A1是人體代謝膽紅素的唯一代謝酶，UGT1A1表達/功能的異常偏低可導致膽紅素代謝障礙進而引發高膽紅素血癥（俗稱黃疸）；持續性的膽紅素代謝障礙可引發膽紅素腦病及肝功能異常等癥狀，嚴重者會致死。目前已發現多種臨床藥物和中草藥成分可通過強效抑制UGT1A1引發膽紅素代謝障礙和藥藥相互作用，因此，在藥物上市前或多藥聯合使用（包括中西藥聯用）時需密切關注藥品對UGT1A1的抑制作用。

　　然而，長期以來，生物醫藥行業一直缺少UGT1A1抑制劑的高效篩選與評價方法。膽紅素是行業中常用的UGT1A1探針底物，但其化學穩定性差（見光易分解）、底物和產物的檢測靈敏度底且無法用于高通量。因此，業界迫切需要構建高效、實用且適于中草藥等復雜研究對象的UGT1A1抑制作用的篩選和評價體系。2015年該團隊基于UGT1A1的底物偏好性和活性空腔多堿性氨基酸等特征，設計研發了首個UGT1A1的比率型熒光探針底物NCHN（Biosensors & Bioelectronics, 2015； 72: 261-7）。但后續研究發現UGT1A1具有多個配體結合位點，NCHN與膽紅素的結合位點不同，因此NCHN無法完全替代膽紅素用于UGT1A1-配體相互作用等研究。本研究中，作者通過對UGT1A1底物結合區結構特征和底物偏好性規律的總結，提出通過拓展底物結構提高目標酶特異性的新設想，同時采用新的設計研發策略（光誘導電子轉移）設計研發了一個全新的UGT1A1高特異性、高親和探針底物NHPN。借助該探針底物，作者開發了基于微孔板的UGT1A1酶活的高通量檢測新方法。該方法具有以下優點：（1）高特異性，可直接用于細胞及組織制備物中UGT1A1的活性檢測；（2）操作簡單且可實現高通量檢測；（3）檢測靈敏（檢測下限可達0.48μg/mL），樣品需求量小。利用該探針不僅可實現復雜生物樣品中目標酶活性的精確檢測，還可以肝細胞制備物為酶源開展UGT1A1調控劑的高通量篩選與表征。此外，NCHN和NHPN還可作為一對不同類型的UGT1A1探針底物，用于UGT1A1-配體相互作用，尤其是配體結合位點的鑒定等研究。

　　上述研究為新藥研發及臨床藥理學研究提供了實用的工具分子和篩選方法，同時也為UGT1A1的誘導劑和激活劑的高效發現提供了技術支撐。上述研究工作得到了國家自然科學基金項目、“重大新藥創制”國家重大專項及精細化工國家重點實驗室開放課題的支持。此外，大連理工大學崔京南教授團隊以及美國FDA程婕博士等也參與了本研究。