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为解决 PF4 - 肝素复合物引发免疫反应致血栓等问题，研究人员开展硫酸化假四糖氨基糖苷配体构效关系研究。发现羟基 / 疏水封端配体分别结合 PF4 不同结构域，疏水配体对 HPSE 亲和力强，部分配体可抑制 HPSE 过表达癌细胞，为相关药物设计提供框架。
在生命科学与医学领域，抗凝血与肿瘤治疗始终是备受关注的难题。血小板因子 4（PF4，又称 CXCL4）作为一种天然趋化因子，储存于血小板 α 颗粒中，激活后释放并与带负电荷的糖胺聚糖（GAGs）结合，在免疫调节、凝血和炎症过程中扮演关键角色。其中，PF4 与抗凝药物肝素结合形成的复合物会引发免疫反应，导致血小板活化，进而引发严重的血栓性并发症，如肝素诱导的血小板减少症（HIT），这给临床抗凝治疗带来极大风险。与此同时，肝素酶（HPSE）作为一种能够降解细胞外基质和基底膜中硫酸乙酰肝素（HS）的内切糖苷酶，其过度表达与多种癌症的侵袭、转移及血管生成密切相关，开发靶向 HPSE 的抑制剂成为抗肿瘤研究的重要方向。然而，传统的糖胺聚糖模拟物（HS mimetics）合成路径复杂（需 25-40 步），且对 PF4 和 HPSE 的选择性不足，难以平衡抗凝与抗肿瘤治疗的需求，因此亟需开发结构新颖、合成简便且具有高选择性的配体分子。
为突破上述困境，美国韦恩州立大学（Wayne State University）的研究人员开展了一项针对硫酸化假四糖氨基糖苷配体的研究，相关成果发表在《European Journal of Medicinal Chemistry》。该研究通过解析配体与 PF4、HPSE 的结合机制，揭示构效关系（SAR），为设计低副作用的氨基糖苷类药物提供了关键理论依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先通过计算设计构建硫酸化氨基糖苷配体库，以市售的帕罗霉素（paromomycin）和新霉素（neomycin）为起始原料，经 10-13 步化学反应合成目标化合物；利用分子对接和结合实验（如亲和力测定）系统阐明配体与 PF4、HPSE 的相互作用；通过细胞实验检测配体对 HPSE 过表达癌细胞（如特定肿瘤细胞系）的增殖抑制能力。
理性设计与羟基封端 HS 模拟物对 PF4 和 HPSE 的选择性评估
PF4 具有两个不同的结合结构域：较大的肝素结合域富含疏水性和碱性氨基酸残基，形成浅而暴露的阳离子结合位点；较小的 Fondaparinux 结合域则以碱性残基为主。HPSE 则拥有一个长 25?、深 10? 的结合口袋，包含碱性、疏水性和芳香族氨基酸残基。研究发现，羟基封端的配体能够与 PF4 的 Fondaparinux 结合域特异性结合，而疏水封端的配体更倾向于结合 PF4 的肝素结合域。然而，疏水基团产生的空间位阻会阻碍配体与 PF4 浅结合位点的有效结合，这一特性使得疏水封端配体对 HPSE 表现出更强的结合亲和力。
配体合成与构效关系分析
以帕罗霉素和新霉素为骨架，通过硫酸化修饰和封端基团（羟基或疏水基团）的引入，成功合成了一系列配体。构效关系研究表明，羟基封端基团通过氢键与 PF4 的碱性残基形成特异性相互作用，而疏水封端基团（如烷基链）则通过疏水作用与 HPSE 的口袋内氨基酸结合。值得注意的是，基于新霉素的疏水封端配体对 HPSE 的亲和力显著高于 PF4，选择性系数（IC50 比值）可达 10 倍以上。
抗肿瘤活性验证
在 HPSE 过表达的癌细胞模型中，高选择性的疏水封端配体能够显著降低细胞活力，IC50 值低至纳摩尔级别，表明其通过抑制 HPSE 的酶活性发挥抗肿瘤作用。而羟基封端配体对 PF4 的结合未引发明显的血小板活化迹象，提示其潜在的抗凝安全性。
研究结论表明，帕罗霉素和新霉素是开发靶向 PF4 和 HPSE 选择性配体的理想骨架，其合成路径（<13 步）显著优于传统 HS 模拟物的复杂合成路线。疏水封端配体对 HPSE 的高选择性结合及其抗肿瘤活性，为开发新型抗肿瘤药物提供了候选分子；羟基封端配体与 PF4 特定结构域的结合模式，则为设计低免疫原性的抗凝药物奠定了基础。该研究不仅揭示了配体结构与靶点结合的关键规律，还通过简化合成步骤提升了药物开发的可行性，为同时解决血栓性疾病与癌症治疗中的靶点选择性难题提供了创新性策略，有望推动氨基糖苷类化合物在临床治疗中的转化应用。
