天然产物(natural products, NPs)是主要从植物、真菌、细菌和海洋生物中分离出来的生物活性物质。由于NPs及其衍生物具有多种结构特征和生物活性，且毒副作用小，在抗癌药物的设计中越来越受到重视。目前大约50%的抗癌药物是直接或间接从NPs中获得。近年来，植物内生真菌次生代谢物的研究已成为人们关注的焦点，中国药科大学中药学院汪哲团队从植物内生真菌中分离出了一系列在结构和生物学上都非常有价值的化合物。前期研究中他们在茜草的一株内生真菌Bipolaris victoriae S27中分离了几十种化合物，包括抗肿瘤的meroterpenoids、(−)- N-hydroxyapiosporamide、sativene sesquiterpenoids和nonadrides。近期，他们团队利用代谢组学发现了真菌B. victoriae S27中的12种未报道的萜类异二聚体结构，以及它们的单体。通过抗肿瘤实验分析发现了一个化合物2具有很强的抗结直肠癌的功能，靶点鉴定发现了化合物2直接结合一个代谢酶dCTP pyrophosphatase 1(DCTPP1)，抑制其酶活性，干扰下游的氨基酸代谢，从而发挥了抗肿瘤作用。相关成果发表于国际知名期刊《Angewandte Chemie》(IF:16.1)。

1. 真菌B. victoriae S27的代谢组学分析发现了12种萜类异二聚体结构，以及它们的单体（图1）。

2. 化合物2抑制结直肠癌

研究者利用5种结直肠癌细胞系评估了获得的化合物的活性，发现了化合物2具有最高的肿瘤抑制作用（图2A）。化合物2呈现了浓度依赖性的肿瘤抑制活性（图2B），并且显著减少细胞周期相关蛋白的表达（图2C）。最后体内实验也验证了化合物2抑制结直肠癌的活性作用（图2D）。

图2 化合物2体外和体内的抗肿瘤作用

3. 化合物2的结合靶点筛选

为了鉴定化合物2抑制结直肠癌的作用靶点，研究者利用药物亲和反应靶向稳定性技术（DARTS）联合质谱分析进行了靶点筛选（图3A）。结果鉴定了14个潜在的化合物2的结合靶点，其中DCTPP1具有最高的显著差异性和肽段的覆盖率（图3B）。TCGA数据库分析展示了DCTTP1高表达在肿瘤组织（图3C）。组织芯片分析也验证了DCTTP1在肿瘤组织中高表达，并且高表达DCTTP1的患者生存率显著降低（图3D-E）。

图3 筛选化合物2的靶点

4. 验证化合物2的直接结合靶点

研究者利用了多种药物靶点结合技术验证了化合物2可以直接结合DCTTP1。这些技术包括了表面等离子共振（SPR）（图4A）、等温滴定量热法（ITC）（图4B-C）、DARTS（4D）和细胞热位移分析（CETSA）（图4E）。功能上，缺失DCTTP1后化合物2的抗肿瘤作用减弱，而过表达DCTTP1后，肿瘤细胞对化合物2的抑制作用更加敏感（图4F）。这些结果说明了化合物2通过结合DCTTP1发挥抗肿瘤的作用。最后研究者进一步分析了化合物2可以抑制DCTTP1的酶活性，减少肿瘤细胞的氨基酸含量。药代动力学分析表明了化合物2的很多参数在可接受的范围，这些数据为进一步对化合物2进行研发奠定了基础。

图4  化合物2通过靶点DCTTP1发挥抗肿瘤作用

越来越多的研究关注天然产物抗肿瘤的作用，特别是国内学者发现了很多中药来源的小分子的抗肿瘤活性。然而我们也注意到很多这些活性非常好的小分子却不能被众人所熟知，究其原因是这些活性小分子的作用机制没有明确。最能体现这些小分子的作用机制的无疑就是直接靶点的发现。这项研究采用了一系列靶点筛选和鉴定的技术手段定量分析了药物和靶点的直接结合能力，该研究为关注小分子机制的研究者提供了很好的参考。

达吉特针对于中药及小分子药物研究，建立了一套完整的技术服务体系：

1）中药/复方的有效成分高精度鉴定；

2）中药有效成分与代谢物组织空间分布

3）小分子化合物批量标记（生物素/炔基/荧光）

4）小分子钓靶（标记法）：20K人类蛋白组芯片/ ABPP

5）小分子钓靶（非标记法）：DARTS /Lip-MS/ CETSA

6）膜蛋白靶点筛选技术：SPIDER / MPA

7）药物调控通路筛选：磷酸化抗体芯片/磷酸化蛋白组

8）SPR表面等离子共振（分子动力学）

9) 药-靶结合位点分析（高分辨质谱/分子对接）

10) PET-CT与药物分布小动物活体成像

11）天然产物化合物库筛选