三类抗幽门螺旋杆菌耐药株感染的新型药物先导物的发现
背景：幽门螺旋杆菌是一种能引起胃癌的致病菌，全世界超过50%的人口受到过幽门螺旋杆菌感染。目前，临床一线用药主要使用阿莫西林、甲硝唑、克拉霉素抗生素和质子泵抑制剂以及铋剂联用方法去抑制该菌生长和感染（俗称三联法或四联法）。近年来，幽门螺旋杆菌针对这些已知抗生素具有很强的耐药性，使得根除幽门螺旋杆菌成为临床实践的棘手问题。
上海交大系统生物医学研究院吴方课题组针对幽门螺旋杆菌的药物靶点脲酶，基于课题组之前自主设计开发的高通量H2S气体检测技术即192串联双孔板（Chem. Comm. 2013；已授权的2018年中国发明专利CN201310467388.1），发展了一种新型的脲酶NH3气产物检测的高通量并行方法。利用该方法，进行了脲酶抑制剂的第一次高通量筛选，通过筛选约4千个FDA批准或临床在研小分子药物，发现了三类老药（Panobinostat, Ebselen 和Disulfiram）能抑制幽门螺旋杆菌脲酶活性、该菌生长以及其对胃肠道上皮细胞的侵染。通过与上海交大生命科学技术学院于晶课题组、华东理工大学化学与分子工程学院伍新燕课题组、中国药科大学药学系徐进宜课题组、吉首大学武陵山地区民族药解析与创制湖南省工程实验室肖竹平课题组、华东师范大学生命科学学院廖鲁剑课题组的多学科合作，确认了这三类老药抑制脲酶的分子机制、作用位点和结构活性关系。
Legend：The first drug screening campaign to identify new inhibitors of ureases.
研究发现：HDAC抑制剂老药Panobinostat是脲酶的底物竞争性抑制剂；含有硒原子的老药Ebselen可通过别构共价修饰该酶的Cys313残基从而非竞争性抑制该酶活性；用于戒酒的老药双硫仑Disulfiram抑制该酶的机制为与该酶金属辅基Ni2+形成复合物。这些化合物的IC50值（分别为：100 nM；2.8 microM；8.9 microM），比FDA批准的脲酶已知抑制剂乙酰氧肟酸（IC50为25.9 microM）提高了近259、10和8倍。同时，这些药物先导物比乙酰氧肟酸更高效地抑制幽门螺旋杆菌耐药菌对胃肠道上皮细胞的侵染。因老药Ebselen、双硫仑Disulfiram及其新型衍生物抑制该耐药菌的最小抑菌常数为2-4 microgram/ml，这与已知抗生素克拉霉素的有效性相当，预示这些老药可作为治疗耐药幽门螺旋杆菌感染的药物候选物。
该题为“High- throughput tandem- microwell assay for ammonia repositions FDA- Approved drugs to inhibit Helicobacter pylori urease. https://faseb.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1096/fj.202100465RR）”文章在2021年10月6日在线正式发表。硕士生刘帆和于晶副研究员为第一作者，刘帆是吴方课题组第5位在国际知名SCI期刊发表第一或共一研究型论文的硕士毕业生[ACS Chem. Bio. (张缘缘 2014), Sci Rep. (雷希岭 2015), J. Bio. Chem. (徐凯 2017), Cell Death and Disease (王莉 2018), The FASEB J （刘帆 2021）]。。该工作得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金等基金的资助。