基本信息
- 项目名称：
- 源于高等真菌中新型抗生素的发现及活性评价
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品选择高等真菌中的绒白乳菇和细质乳菇作为研究对象，利用现代提取分离技术与生物活性追踪技术，从中筛选分离出了大量的化合物。并使用现代波谱技术对化合物的结构进行解析。经过两年时间的工作，我们从两种高等真菌中分离出了大量的化合物，其中从绒白乳菇中分离得到具有新骨架的新化合物Velleratretraol，从细质乳菇中分离得到的具有新骨架的新化合物乳菇菌素（Mitissimol）A-G经过查询数据库，确定为新骨架。我们对新发现的化合物分别进行了抗HIV和抗肿瘤活性测试，发现Velleratretraol具有抗HIV活性（CC50为136.47mg/mL，EC50为67.95mg/mL，TI（医疗指数）为2.0），乳菇菌素（mitissimol）都具有抗肿瘤活性，其中的乳菇菌素（mitissimol）D抗肿瘤活性最高,对A549 (人肺腺癌细胞株)，HCT-8 (人结肠癌细胞株)，Bel-7402 (人肝癌细胞株)，Hela(人宫颈癌细胞株)的半数抑制浓度IC50分别为2.5, 11.0, 3.6, 4.6μg/ ml,与阳性对照药剂顺铂几乎相当。随后，我们对乳菇菌素D的抗肿瘤机制进行了研究，初步确定其可以诱导肿瘤细胞的凋亡。
- 详细介绍：
- 高等真菌作为“创造系数”特别高的生物体，含有大量结构新颖，具有独特生物活性的天然产物。而我国我国复杂的地理地貌、众多的气候带谱、丰富的植被类型及其它环境和生物因子，为真菌的繁衍和演化提供了得天独厚的生态位。但目前国内很少有人专门对高等真菌的药用活性进行开发。经过查阅文献，我们发现乳菇属中的倍半萜结构新颖，含量大，具有多种生物活性，所以我们决定对乳菇属的绒白乳菇和细质乳菇的药用化合物进行研究，以倍半萜类化合物为主，希望从中筛选出新型药物先导物。 我们选择绒白乳菇和细质乳菇子实体作为研究对象，采用乙醇从中提取粗提物进而使用多种分离方法（柱色谱，TLC色谱，制备TLC色谱，凝胶柱色谱，反相柱色谱，HPLC）分离其中的化合物。从中的得到了多种纯品化合物。 随后，我们进一步使用现代波谱技术检测分离得到的纯品化合物，将其波谱信号与文献进行对比，确定文献中没有的新化合物结合波谱信号进一步推导得到它们的具体结构，并通过2D-NMR进一步确定了它们的具体结构。并在数据库（sciencefinder）中确定其为新结构。经过一系列的鉴定工作我们分离鉴定了总共10个新化合物：verlleratretraol，乳菇菌素A-D和乳菇菌素A油酸酯和乳菇菌素A亚油酸酯。 我们随后将新化合物做抗HIV和抗肿瘤活性测试，发现Velleratretraol具有抗HIV活性（CC50为136.47mg/mL，EC50为67.95mg/mL，TI（医疗指数）为2.0），该结果已发表于The Journal of antibiotics(Velleratretraol, an unusual highly functionalized lactarane sesquiterpene from Lactarius vellereus The Journal of Antibiotics (2009)62, 129-132),具有开发成新型抗HIV药物的潜力。乳菇菌素（mitissimol）都具有抗肿瘤活性，其中的乳菇菌素（mitissimol）D抗肿瘤活性最高,对A549 (人肺腺癌细胞株)，HCT-8 (人结肠癌细胞株)，Bel-7402 (人肝癌细胞株)，Hela(人宫颈癌细胞株)的半数抑制浓度IC50分别为2.5, 11.0, 3.6, 4.6μg/ ml,与阳性对照药剂顺铂几乎相当。该成果已申请国家专利，相关论文已写好寄出。 目前，我们正对乳菇菌素D的抗肿瘤机制进行了研究，根据光镜和荧光显微镜观察结果，发现死亡的肿瘤细胞出现了凋亡小体，初步证明，乳菇菌素D可以诱导肿瘤细胞凋亡。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 高等真菌属于创造系数特别高的生物体，所含化合物结构变化大、新颖，对于医药的发现有重要的意义。高等真菌还可以通过菌丝体或孢子体发酵培养，提供大量原料资源，方便研究和生产。 我国的真菌资源极其丰富，但国内只有很少的实验组对其药用价值进行开发。 因此，我们采集绒白乳菇和细质乳菇子实体，利用现代提取分离技术，现代波谱技术和生物活性追踪从中筛选具有自主知识产权的先导抗生素。
科学性、先进性及独特之处
- （1）国际首次从细致乳菇中发现了9个具有抗肿瘤活性的新型化合物乳菇菌素。乳菇菌素D的活性非常高，对4种肿瘤细胞的杀灭能力与阳性对照药剂顺铂几乎相当。该结果已申请国家专利。论文已经寄出 （2）国际首次从绒白乳菇中发现了一种新型的的抗HIV化合物Velleratretraol（CC50136.47mg/mL，EC50为67.95mg/mL，TI（医疗指数）为2.0）。该结果相关论文已发表。
应用价值和现实意义
- 1.从细质乳菇中分离到的乳菇菌素都有抗肿瘤活性，其中乳菇菌素D活性与阳性对照剂顺铂相当。乳菇菌素类骨架经过修饰后可开发成具有自主知识产权的新型抗肿瘤药物。 2.从绒白乳菇中分离到的Velleratretraol具有一定的抗HIV活性，经过修饰后可开发成为新型抗HIV药物。 3.该项工作弥补了国内对于乳菇属真菌进行新型药用开发的空白。
学术论文摘要
- 本论文对绒白乳菇（Lactarius vellereus）和细质乳菇（Lactarius mitissimus）两种高等真菌的化学成分进行了研究，利用活性追踪方法，现代提取分离、波谱技术以及化学方法，从中提取分离鉴定了10种新型化合物，并对其进行了生物活性测定。 1. 从高等真菌细质乳菇子实体中得的9种具有新骨架的倍半萜类化合物乳菇菌素MitissimolA-H，进行了结构分析与活性测定，并对其制药工艺进行了研究。 2. 从高等真菌绒白乳菇中共分离鉴定了13个化合物，包括6个倍半萜，1个含N化合物，其中有1个具有新型骨架的倍半萜类化合物，命名为Velleratretraol。 3. 对这些化合物进行了抗HIV，抗肿瘤活性测试。其中Velleratretraol有抗HIV活性，其EC50为68.0μg/mL，TI为2.0。乳菇菌素Mitissimol D有强的抗肿瘤活性，其对四种肿瘤细胞A549，HCT-8，Bel-7402，Hela的半数抑制浓度IC50分别为2.5, 11.0, 3.6, 4.6μg/ mL,与阳性对照药剂顺铂相当。
获奖情况
- １）Velleratretraol, an unusual highly functionalized lactarane sesquiterpene from Lactarius vellereus The Journal of Antibiotics (2009)62, 129-132 （２）申报国家发明专利一项（抗肿瘤药物乳菇菌素化合物的制备方法及其应用, 2008，专利申请号：200810080133.9） （3）待发表论文（已投出）一篇Mitissimolone, a New Sesquiterpene with a Novel Carbon Skeletone from the Basidiomycete Lactarius mitissimus
鉴定结果
- 中国医学科学院医学信息研究所 查新结论为： 本课题（源于高等真菌中新型抗生素的发现及活性评价）的创新点在检索范围内未见与该课题研究内容相同的国内外文献报道。
参考文献
- 1. 刘吉开. 高等真菌化学成分及其生物活性的研究[J]. 中国科学基金, 2007,(02). 2. 刘吉开,胡琳,丁智慧,高锦明,董泽军,谭建文. 高等真菌次生代谢产物及其生物活性[J]. 中草药, 2003,(01). 3. Garlaschelli L, Mellerio G, Vidari G, Vita-Finiz P. New fatty acid esters of drimane sesquiterpenes from Lactarius uvidus. J. Nat. Prod 57: 905-910 (1994).
同类课题研究水平概述
- 国内外对于绒白乳菇及细质乳菇的药用化学成分的研究还未进行，只有对高等真菌乳菇属其他真菌的药用研究。 高等真菌属于“创造系数”特别高的生物体，与植物相比高等真菌中所含的化合物结构变化大、新颖。这种化学结构多样性对于医药的发现有重要的意义。一系列非常有用的药物先导物从真菌中被先后发现（Penicilin, Cyclosporin, Polydyocins, bialaphos, avermectins,acarbose,merinolin,asperlicin,FK-506,rapamycin）。 目前来说，国内外的研究热点主要放在从微生物次级代谢产物中筛选治疗各种疾病的新型药物以及新型抗生素上。目前从真菌中筛选得到的anti-cholesterol statins，antibiotic penicillin和immunosuppressant cyclosporin A均为top 10 profitable medicine product之一。但世界上仍有95%的高等真菌没有被开发利用，所以潜力巨大。 我们实验小组从绒白乳菇和细质乳菇中运用生物活性追踪方法，现代提取分离技术，现代波谱技术和多种化学方法提取分离鉴定得到的新化合物Velleratretraol和MitissimolA-H经过生物活性测试，发现了其分别具有抗HIV和抗肿瘤活性。其中的MitissimolD的抗肿瘤活性几乎与阳性对照剂顺铂相似，具有很强的抗肿瘤活性和药用价值。以其为先导化合物的新型药物很可能成为我国具有自主知识产权的新型抗肿瘤药物。同时，我们实验组对乳菇科高等真菌的药用先导化合物的研究也填补了国内对与乳菇科高等真菌药用开发的空白。
