近日，我校交叉科学研究院葛广波教授团队在国际权威学术刊物Acta Pharmaceutica Sinica B上在线发表题为“High-efficient discovering the potent anti-Notum agents from herbal medicines for combating glucocorticoid-induced osteoporosis”的研究论文。该研究借助“高通量筛选-中草药成分全景式分析-虚拟对接-酶抑制实验验证”的高效发现策略，从中草药中高效发现天然产物5-MP可通过抑制Notum显著激活Wnt信号通路，进而缓解抗地塞米松诱导的骨质疏松症。该研究为从中草药中高效发现抗骨质疏松候选药物提供了高效方法和研究示范。
骨质疏松症（Osteoporosis，OP）是一种以骨量减少、骨微结构破坏为特征的全身性骨骼代谢疾病，临床表现为骨脆性增加和骨折风险升高。调查显示，全球约有2亿OP患者，每年导致约930万例骨质疏松性骨折，给公共卫生系统带来沉重负担。根据病因学分类，OP可分为原发性（包括绝经后骨质疏松和老年性骨质疏松）和继发性两大类。其中，糖皮质激素性骨质疏松症（glucocorticoid-induced osteoporosis，GIOP）作为最常见的继发性OP类型，其发病机制与长期使用糖皮质激素（GCs）导致的成骨细胞功能抑制、破骨细胞活性增强密切相关。近年来，Notum作为一种关键的丝氨酸水解酶受到学术界的广泛关注。研究表明，Notum通过特异性水解Wnt蛋白上的棕榈油酸修饰基团，破坏其与Frizzled受体的结合，从而负调控Wnt信号通路，这一独特的分子机制使得Notum成为调控骨质疏松等退行性疾病的重要靶点。中药在临床被广泛用于糖皮质激素性骨质疏松症（GIOP）的治疗，但其关键功效成分及作用机制尚未得到系统阐释。
为此，该团队首先设计研发了一种新型近红外荧光底物DO，结合计算机虚拟筛选和分子实验验证，用于高效筛选和表征具有强效抗Notum作用的中草药。借助该技术，研究人员发现临床常用补骨中药补骨脂表现出对Notum的强效竞争性抑制，进一步借助质谱成分鉴定、虚拟筛选和酶学实验验证，从补骨脂中高效发现三种呋喃香豆素类化合物：5-甲氧基补骨脂素（5-MP）、补骨脂素、异补骨脂素，是天然存在的强效Notum抑制剂。其中5-MP表现出最强的Notum抑制活性（IC50=18.73nmol/L）。进一步研究发现，Notum催化口袋中的两个关键氨基酸Phe268和Trp128在其水解功能中发挥了决定性作用，而5-MP通过与Phe268和Trp128形成强相互作用发挥Notum竞争性抑制作用。安全性实验评估发现，补骨脂素和异补骨脂素显现出多脏器毒性，而5-MP则展现出良好的安全性。细胞和动物整体实验发现，5-MP既能抑制Notum活性还可下调Notum表达，进而激活Wnt/β-catenin信号通路并显著改善地塞米松诱导的小鼠骨质疏松症状。
相关工作已同步申请了国家发明专利。西北工业大学田镇豪副教授在探针底物设计与合成方面提供了大力支持。我校交叉科学研究院硕士研究生宋雨庆、博士后张凤和附属曙光医院博士研究生郭嘉为论文共同第一作者，葛广波教授和田镇豪副教授为论文通讯作者，上海中医药大学为论文第一及通讯单位。该研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。（科技处、交叉科学研究院）