抗2型糖尿病候選新藥和干預(yù)新方法的系統(tǒng)性研究*

文/中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院 中國科學(xué)院計劃財務(wù)局（上海 200031） （北京 100864）

糖尿病是危害我國人民的重大慢性病，主要分為1型和2型糖尿病。在我國的糖尿病患者中，2型糖尿病患者占90%以上。2型糖尿病的病因非常復(fù)雜，涉及到各種遺傳因素和環(huán)境因素以及它們之間的相互作用，具體的致病機理至今尚不是很清楚。由于2型糖尿病的危害性和復(fù)雜性，因此將研究和防治2型糖尿病作為我國糖尿病研究領(lǐng)域的主要任務(wù)。2007年，根據(jù)中科院的戰(zhàn)略部署和人口健康與醫(yī)藥創(chuàng)新基地的戰(zhàn)略研究目標，中科院啟動了知識創(chuàng)新工程重大項目“抗2型糖尿病候選新藥和干預(yù)新方法的系統(tǒng)性研究”。該項目以上海生命科學(xué)院為依托單位，參加單位包括生物物理所、上海藥物所、廣州生物醫(yī)藥與健康院、大連化學(xué)物理所、武漢物理與數(shù)學(xué)所。

該項目圍繞兩個創(chuàng)新目標：尋找治療2型糖尿病的潛在新藥靶和先導(dǎo)化合物，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測2型糖尿病前期過程的分子標記物及其相關(guān)的營養(yǎng)干預(yù)物質(zhì)開展研究。經(jīng)過近5年的聯(lián)合攻關(guān)，項目組很好地完成了原定的目標，在包括Cell Metabolism、Sci?ence Signaling和PNAS等國際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文95篇；獲授權(quán)發(fā)明專利21項。2011年9月項目通過了中科院組織的專家組的驗收。項目組取得了以下多個原創(chuàng)性研究成果：

揭示了肝臟脂肪合成通路上的ATP－檸檬酸裂合酶（ACL）是介導(dǎo)瘦素（Leptin）調(diào)節(jié)糖脂代謝平衡的關(guān)鍵效應(yīng)基因之一，ACL具有成為防治脂肪肝與糖尿病的雙重分子靶標的巨大潛力；發(fā)現(xiàn)了載脂蛋白apoA-I通過激活A(yù)MPK信號通路，改善體內(nèi)的血糖平衡，從而對2型糖尿病起到保護作用，提示apoA-I有可能作為一個藥靶，同時改善心血管疾病和2型糖尿??；應(yīng)用單分子熒光成像手段，首次解析了CRAC離子通道如何在細胞膜上裝配這一重要科學(xué)問題，并提出了CRAC離子通道如何門控開放的機制,可用于更特異的CRAC離子通道抑制劑的篩選。

發(fā)展了多項用于藥物篩選模型的新技術(shù)，包括目前國際上最好的檢測GLUT4囊泡融合的“IRAP-pH”探針，以及適用于高通量篩選的新型熒光探針，并自主研發(fā)了基于Glut4熒光標記穩(wěn)定株的高通量篩選檢測系統(tǒng)；在潛在新藥靶研究的基礎(chǔ)上，建立了3個基于細胞的藥物篩選模型，包括基于IRAP轉(zhuǎn)位的篩選模型，基于IRAP酶活性的篩選模型，以及靶向于CRAC通道抑制劑的篩選模型，并利用這些細胞模型篩選了10多萬個化合物，初步篩選出的數(shù)萬個有生物學(xué)活性的候選化合物。

重點開展基于GLUT4通路的抗2型糖尿病藥物的研究，利用基于Glut4高內(nèi)涵篩選系統(tǒng)對3000余種天然產(chǎn)物進行了篩選，獲得促進Glut4上膜化合物8個和增強Glut4表達化合物6個；對其中具有同時促進Glut4易位和表達的雙功能分子LX0278進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造，獲得活性更好的化合物L(fēng)X1215并基本完成了該化合物的臨床前研究。此外，項目組針對前期研究工作中發(fā)現(xiàn)的胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體的非肽類小分子激動劑Boc5，技術(shù)成功解析了Boc5的晶體結(jié)構(gòu)；采用各種給藥方式進行了初步的動物藥代動力學(xué)研究；系統(tǒng)地考察了Boc5在小鼠體內(nèi)控制血糖及調(diào)節(jié)胰島功能等改善糖尿病癥狀的生物學(xué)效應(yīng)。

建立了高靈敏度和高通量的血漿蛋白質(zhì)組和多肽分離分級和鑒定方法，并發(fā)展了全新的定量計算方法：蛋白質(zhì)豐度區(qū)域統(tǒng)計定量（LSPAD,localized statistics of protein abundance distribution），分別計算出不同豐度蛋白質(zhì)的顯著性差別，解決了在血清蛋白質(zhì)動態(tài)范圍大造成的定量偏差，并建立了檢測2型糖尿病動態(tài)分子標記物的技術(shù)平臺。與醫(yī)院合作，利用糖尿病患者和社區(qū)人群樣本開展個體化血液蛋白質(zhì)組的研究，在27例血清樣本中共鑒定到18963種蛋白質(zhì)，其中241種在糖尿病人和非糖尿病人血清中的表達水平具有顯著性差異的蛋白質(zhì)；在此基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了若干可能用于2型糖尿病進程監(jiān)測的潛在蛋白質(zhì)分子標記物。此外，首次分析了中國正常人群和糖尿病人群的血漿的蛋白質(zhì)多態(tài)性，并提出了“單氨基酸多態(tài)性”（SAP）的新概念。

通過對細胞、動物模型和人群3個層面的分析，揭示了多種營養(yǎng)物質(zhì)的作用機理和干預(yù)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了SIRT1的激動劑白藜蘆醇可以改善胰島素的敏感性；而血漿鐵蛋白升高則與代謝綜合癥和2型糖尿病顯著相關(guān)，且這種聯(lián)系是獨立于其他危險因子如肥胖、炎癥之外。還發(fā)現(xiàn)中國人群維生素D缺乏與代謝綜合征的關(guān)系，為今后代謝疾病的預(yù)防和干預(yù)提供了重要線索。證明糙米干預(yù)對低高密度脂蛋白膽固醇具有改善作用；同時可以降低糖尿病患者的舒張壓。此外，項目組開展了臨床營養(yǎng)干預(yù)研究——“植物木酚素對2型糖尿病患者糖代謝的影響”，這是國際上首次在臨床上運用植物木酚素對2型糖尿病患者進行的營養(yǎng)干預(yù)（圖1），不僅能增加對于膳食抗糖尿病的機理的了解，為進一步開展利用植物雌激素和膳食營養(yǎng)預(yù)防和控制糖尿病提供依據(jù)，同時，由于我國西北部地區(qū)有豐富的亞麻子資源，該課題的研究對于今后開發(fā)亞麻子資源，促進西部經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。有關(guān)研究成果被選入中科院成立60周年成果展。

在項目的實施過程中，形成了一支能夠在糖尿病領(lǐng)域開展轉(zhuǎn)化型研究、具有國際競爭力的創(chuàng)新團隊。2009年8月，中科院上海生命科學(xué)院和丹麥諾和諾德公司在上海生命科學(xué)院聯(lián)合成立了“上海生命科學(xué)研究院-諾和諾德公司糖尿病前期轉(zhuǎn)化型研究中心”（“SIBS-Novo Nordisk Translational Research Centre for Pre-Diabetes”）。這是國內(nèi)第一個明確以研究糖尿病前期為主要目標的研究中心，有望為今后我國對糖尿病防治的“關(guān)口前移”提供新思路和新技術(shù)。

圖1 亞麻子木酚素對2型糖尿病患者的營養(yǎng)干預(yù)研究