文章题目：Synthesis of Low-Molecular-Weight Fucoidan Analogue and Its Inhibitory Activities against Heparanase and SARS-CoV-2 Infection

发表期刊：Angewandte Chemie International Edition（2024.10）

影响因子：16.1

通讯单位：Keio University Faculty of Science and Technology Graduate School of Science and Technology

        硫酸乙酰肝素（HS）是位于细胞表面的高度硫酸化糖胺聚糖，在多种传染性病毒，包括：SARS-CoV-2、HSV、HPV和DENV感染宿主细胞中发挥着重要作用。乙酰肝素酶（HPSE）是一种多功能蛋白，一方面HPSE通过降解硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPGs）中的HS，改变与HS结合的生物活性分子（如生长因子和酶）的生物利用度和活性，影响关键的细胞生命进程；另一方面，HPSE能够降低细胞表面的HS含量，减少病毒与细胞的粘附，进一步增强病毒传播能力。因此，通过模拟HS构建的既能够有效结合SARS-CoV-2的spike蛋白，阻断spike蛋白与hACE2的结合，又能够抑制HPSE的活性，降低病毒的传播能力的双重靶向化合物，将成为COVID-19治疗的十分具有潜力的候选先导化合物。

        在这篇文章中，作者合成了不同硫酸化模式、不同连接方式的13种低分子量岩藻聚糖，其中化合物10对能够有效抑制HPSE的活性，并与spike蛋白有效结合。在此基础上，作者设计合成了岩藻聚糖类似物16，该化合物能够进一步提高肝素酶抑制活性，并阻止SARS-CoV-2的感染。

Figure 1. Chemical structures of LMW fucoidan derivatives 1-13, FP, PI-88 analogues 14 and 15, PG545, and SU.

        首先，作者通过fondaparinux (FP)-HPSE分析评价了13种岩藻聚糖（Fugre 1）对肝素酶的抑制作用，发现岩藻聚糖的连接方式和硫酸化模式会显著影响其肝素酶抑制活性，其中具有Ⅲ型糖链结构的全硫酸化候选化合物10表现出最强的肝素酶抑制能力（Figure 2）。

Figure 2. Fondaparinux (FP)-HPSEassay was conducted to evaluate the inhibitory activity offucoidan derivatives 1-13 against HPSE。

        为了进一步提高候选化合物10的肝素酶抑制活性，作者在肝素酶抑制剂PI-88和PG545（Figure1）设计中获得启发，设计合成了岩藻聚糖类似物16（Figure 3）。该化合物（Ki = 2.3 nM）相比10（Ki = 6.9 nM）和肝素酶抑制剂SU（Ki = 164.1 nM）能够更加有效的抑制肝素酶的活性。

Figure 3. Synthetic scheme for 16.

        接下来，在化合物16能够有效抑制肝素酶活性的基础上，作者为了验证该化合物是否能够作为针对新冠病毒的双重靶向候选化合物，进一步评价了其阻止新型冠状病毒感染的能力。竞争性ELISA以及真病毒感染实验显示，化合物16能够阻止spike蛋白与hACE2的结合（Figure 4），并进一步抑制新型冠状原始株与两种Omicron突变株对VeroE6细胞的感染(Figure 5)。

Figure 4. Competitive inhibition between SARS-CoV-2-S and ACE2 by (A)16 (0.5-30 µM) or (B) PG545 (1.5-100 µM).

Figure 5. The inhibitory activity of 16 toward SARS-CoV-2 ((A) Wuhan, (B) Omicron BA.2, and (C) Omicron BA.5) infection evaluated by plaque assayusing VeroE6-TMPRSS2 cells.

        由于肝素类药物不仅可以通过与抗凝血酶（AT III）和抑制因子Xa（FXa）结合而产生抗凝血活性，还可引起出血和肝素诱导的血小板减少症（HIT）的重大不良反应。为此，作者评价了化合物16对FXa的抑制能力。结果显示，该化合物在10 mg/L的浓度下，也没有表现出对FXa的抑制能力(Figure 6)。这些结果均表明，化合物16有望成为一种针对新型冠状病毒的双重靶向化合物。

Figure 6. Coagulation measurement assay was performed using HEPARINANTI-Xa (2 stages) assay kit (BIOPHEN).

        原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202411760

作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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