973项目最新文章提出靶向药物新研究思路

　　

生物通报道：来自中国科学院昆明动物研究所动物模型与人类疾病机理重点实验室，香港中文大学的研究人员提出了一种开发新型抗HIV药物的研究思路，这对于药物研究发展具有重要的意义。这一研究获得了国家科技部973项目，香港研究资助局等处的资助，成果公布在国际著名学术期刊Nucleic Acids Research上，并已申请专利。

这项研究由香港中文大学邵鹏柱教授与中国科学院昆明动物研究所动物模型与人类疾病机理重点实验室郑永唐研究员合作完成，其中郑永唐研究员长期从事AIDS发病机制、抗病毒药物及疫苗等方面的研究，曾首次发现天花粉蛋白(TCS)有抗白血病和淋巴瘤的作用，TCS抗艾滋病的效果可能与其选择性的细胞毒性有关。

艾滋病病毒(HIV)存在潜藏机制可以长期潜伏在细胞中而逃逸宿主免疫系统的攻击，目前已上市的抗HIV药物均不能选择性地杀伤感染细胞而根除病毒。新的研究思路对开发新型抗HIV药物显得非常重要，研究具有选择性地杀伤HIV感染细胞而保护正常细胞不受伤害的抗艾滋病药物是极有前景的方向。

核糖体失活蛋白(RIPs)具有RNA N-糖苷酶活性，可以阻遏了延长因子EF-1或EF-2与核糖体的结合，抑制蛋白质的生物合成。因此RIPs具有很高的细胞毒性，常常被开发成为免疫毒素、抗病毒和或抗肿瘤药物。RIP分为3类，I型、II型和III型。III型RIP以玉米RIP为代表，先合成无活性的含有一段25氨基酸的内部失活结构域的前体蛋白(PRO-RIP)，PRO-RIP被切除该结构域后才成为有活性的RIP (MOD)。

在这篇文章中，研究人员对玉米RIP的内部失活结构域进行一系列的结构修饰和改造，获得了对HIV-1蛋白酶特异识别并激活的玉米RIP突变体。细胞水平实验的研究表明，突变体对未感染细胞毒性低，但突变体进入HIV-1感染细胞后则可被细胞内的HIV-1蛋白酶识别并切割去除失活结构域转变成为活性蛋白，从而选择性地杀伤HIV-1感染细胞。研究结果还表明，通过在玉米RIP突变体N端融合表达HIV-1 TAT蛋白的转导肽增加了突变体进入细胞的效率，对HIV-1感染细胞的杀伤力更强。玉米RIP突变体也可以被HIV-1蛋白酶耐药株的蛋白酶识别并激活，因此突变体对HIV-1蛋白酶耐药株感染细胞也有很好的选择杀伤性。该研究成果为研发特异性靶向HIV感染细胞的新型抗HIV药物提供了新思路和新策略。

（生物通：万纹）

原文摘要：

A switch-on mechanism to activate maize ribosome-inactivating protein for targeting HIV-infected cells
Sue Ka-Yee Law,1 Rui-Rui Wang,2 Amanda Nga-Sze Mak,1 Kam-Bo Wong,1 Yong-Tang Zheng,2* and Pang-Chui Shaw1*

1Department of Biochemistry and Centre for Protein Science and Crystallography, The Chinese University of Hong Kong, Shatin, N.T., Hong Kong and 2Key Laboratory of Animal Models and Human Disease Mechanisms, Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, China

Maize ribosome-inactivating protein (RIP) is a plant toxin that inactivates eukaryotic ribosomes by depurinating a specific adenine residue at the α-sarcin/ricin loop of 28S rRNA. Maize RIP is first produced as a proenzyme with a 25-amino acid internal inactivation region on the protein surface. During germination, proteolytic removal of this internal inactivation region generates the active heterodimeric maize RIP with full N-glycosidase activity. This naturally occurring switch-on mechanism provides an opportunity for targeting the cytotoxin to pathogen-infected cells. Here, we report the addition of HIV-1 protease recognition sequences to the internal inactivation region and the activation of the maize RIP variants by HIV-1 protease in vitro and in HIV-infected cells. Among the variants generated, two were cleaved efficiently by HIV-1 protease. The HIV-1 protease-activated variants showed enhanced N-glycosidase activity in vivo as compared to their un-activated counterparts. They also possessed potent inhibitory effect on p24 antigen production in human T cells infected by two HIV-1 strains. This switch-on strategy for activating the enzymatic activity of maize RIP in target cells provides a platform for combating pathogens with a specific protease.

作者简介：

邵鹏柱教授，分子生物学和生物技术学专家，英国伦敦大学帝国学院生物技术学哲学博士。现任香港中文大学生物化学系教授、系主任和蛋白质科学与晶体研究中心主任，中医中药研究所副所长，也兼任中国遗传学会理事、 Chinese medicinal materator for this issue) N-terminal region? washed away slower than the other mutants.中国晶体学会理事、《遗传学报》编委、Chinese Medicine副主编。主要研究方向为中药材的鉴定和品质控制及药用蛋白的蛋白质工程。发表约150余篇学术论文，主编中药材分子技术鉴定的第一本国际专著。

郑永唐

简历：
1983年毕业于江西医学院并获医学学士学位, 分配至赣南医学院微生物学教研室任助教。1989年在中国科学院昆明动物研究所获细胞免疫学硕士学位，1997年在中国科学院昆明动物研究所获免疫生物学博士学位。1991年起历任中国科学院昆明动物研究所助理研究员、副研究员、研究员、博士生导师。1996年获日本学术振兴会特别资助赴日本北海道大学和群马大学进行HIV合作研究。1999-2005年其间在香港中文大学医学院合作开展抗病毒机制研究一年多。

现为中国科学院昆明动物研究所动物模型与人类疾病机理重点实验室副主任、分子免疫药理学实验室主任，中国科学院昆明生物安全三级实验室主任、中国科学院西南基地抗病毒天然药物联合实验室副主任、中国科学院昆明动物研究所学术委员会和学位委员会委员、中国科学院昆明动物研究所伦理学委员会主任、中国免疫学会理事、中国毒理学会理事、云南省免疫学会理事长、云南省微生物学会副理事长、云南省细胞生物学会副理事长、云南省性病艾滋病防治协会理事、云南省药理学会理事、云南省动物物学会理事、云南省生物医学伦理审查委员会委员、《病毒学报》、《动物学研究》、《中国天然药物》、《免疫学杂志》和《国际免疫学杂志》等刊物编委。1996年首批入选中国科学院"西部之光"人才。1997年被云南省人民政府授予"云南省中青年学术和技术学科带头人"称号。2004年获云南省有突出贡献的优秀专业技术人才。


研究方向：
艾滋病动物模型对于研究 AIDS 发病机制、抗病毒药物及疫苗具有重要的十分重要的意义，非人灵长类动物是研究 HIV/AIDS 的较理想的艾滋病模型动物。目前缺乏有效的疫苗来预防HIV的感染，抗HIV药物是艾滋病防治的主要手段。由于现有临床药物存在价格昂贵、依从性差、易产生耐药性以及不能清除病毒等缺点，需要不断研发新的抗HIV药物。我国至今尚无自主知识产权的抗HIV药物上市。艾滋病的防治研究是国家重大战略需求和地方需求。

在抗HIV药物、AIDS灵长类动物模型、病毒限制因子等研究方面积累了丰富的经验，取得了公认的成绩。目前主持和参与了包括“973”、“863”、国家重大专项、国家自然科学基金、中科院知识创新工程重要方向、云南省攻关计划项目在内的国家、科学院和云南省的在研科研项目20余项。

该实验室是我国抗HIV药物研究的最主要基地之一。建立了目前国内最全包括初筛、确证和特异性研究在内的分子、细胞、AIDS灵长类动物模型水平等完整一套的符合国际规范的体内外研究抗HIV药物和疫苗的关键技术和方法。与国内22个省、市、自治区70多家单位和俄罗斯、印度等4家国外机构开展了抗HIV药物、疫苗和AIDS灵长类动物模型的合作研究。筛选和研究了数千种化合物或药物的抗HIV活性，发现了酒花查尔酮、炭球菌素、黄芩甙锌、伪黄芩甙、五味子素、蛇毒L-氨基酸氧化酶、大蹼铃蟾皮肤活性肽、燐沙蚕凝集素、硫酸酯甾醇、括楼蛋白、NOF、Flazin、DC32等一系列具有显著抗HIV-1活性的化合物。“抗HIV药物研发关键技术建立及其应用”获得2008年云南省科技进步奖一等奖。

首次发现天花粉蛋白(TCS)有抗白血病和淋巴瘤的作用,TCS抗艾滋病的效果可能与其选择性的细胞毒性有关。为了研究TCS抗HIV活性的构效关系，通过蛋白工程技术构建了17个TCS活性中心突变体、C末端突变体、抗原决定簇突变体及相应的PEG藕联化合物，检测这些突变体体外抗HIV活性。结果显示，TCS抗HIV活性主要与核糖体失活的活性相关，但又不是唯一的因素,有其它机制介入了TCS的抗HIV-1活性。发现TCS可诱导MAPK的产生，MAPK JNK信号转导途径的特异性抑制剂CEP-11004有促进HIV-1复制的作用，可拮抗TCS对HIV-1复制的抑制作用。TCS还具有选择性诱导HIV-1感染细胞凋亡的作用。TCS抗HIV构效关系的研究获得2004年云南省自然科学奖二等奖。

完成了5个抗HIV新药的临床前药效学评价，其中抗HIV-1新药“重组TCS突变体”(北京翔天牧生物科技有限公司)于2005年1月获得国家药品食品监督管理局（SFDA）的“药物临床研究批件”(批件号:2005L00148)。“西夫韦肽” (天津扶素生物技术有限公司)已于2005年4月获得SFDA的“药物临床研究批件”(批件号: 2005L01088)，目前正在进行IIb临床试验。具有知识产权的抗艾滋病中药“奇士乐”已报送SFDA审批，五味子素、Flazin、DC32和“德宝”等抗HIV-1新药正在进行临床前研究。建立了SIVmac239和SHIV感染中国产猕猴的AIDS灵长类动物模型和各种检测指标，为抗HIV-1药物和疫苗评价以及发病机制研究奠定了基础。通过研究HIV-1限制因子TRIM5α基因的分子进化及其与HIV-1感染关系，发现TRIM5α基因在进化中存在正选择作用。发现在旧大陆猴唯一易感HIV-1的平顶猴中，Cyclophilin A的cDNA通过逆转座机制插入至TRIM5基因座，形成了TRIM5-CypA融合基因，起基因融合模式和表达剪切与新大陆猴唯一不感染HIV-1的鹰猴不同，该融合基因蛋白产物不能够限制HIV-1的感染和复制，这可能是平顶猴对HIV-1易感的重要分子机制。 以基因工程重组HIV-1 p24 蛋白为免疫原，制备了单克隆抗体和多克隆抗体，建立了检测HIV-1 p24 抗原的ELISA技术。建立了“云南省HIV毒种库”，收集了千余人份的HIV-1感染者PBMC、血浆、DNA、HIV临床分离毒株。

目前的研究方向是建立和完善抗HIV药物和疫苗研发的关键实验技术和模型，充分利用西南动植物丰富的生物资源，重点筛选和研究天然来源的抗HIV天然化合物和天然药物，对抗HIV先导化合物进行构效关系的研究，研发具有我国自主知识产权的抗HIV药物；建立AIDS灵长类动物模型，进行AIDS发病机制、药物及疫苗的评价研究，为艾滋病的防治提出新思路和新方法；治疗性基因修饰树状突细胞艾滋病疫苗的研究；建立云南省HIV毒种库，开展HIV分子流行病学、耐药性等研究；研究天然免疫分子TRIM5α在限制HIV感染中的作用机制。