雷晓光教授:借“合成”解决疑难的“猎药人”


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  雷晓光教授课题组目前正在利用高通量药物筛选、化学生物学以及结构药理学等研究手段,针对癌症、自身免疫性疾病和多种精神类疾病开展转化医学研究与创新药物开发;同时,课题组还针对多种植物来源天然药物分子开展生物合成通路解析,并且发展高效的酶催化方法实现药物分子的绿色制备。另外,课题组与国内外大型制药企业开展了多项新药开发领域的科研合作。

中国粉体网讯  10月27日,北大-清华生命科学联合中心雷晓光课题组与中国医学科学院皮肤病医院杨勇教授和中科院物理所姜道华研究员课题组合作,在Nature Chemical Biology期刊发表了题为:Structural basis of TRPV3 inhibition by an antagonist的研究论文。该研究揭示了靶向TRPV3离子通道蛋白小分子抑制剂的作用机制,并证实它具有治疗多种皮肤疾病的潜能。



雷晓光教授课题组目前正在利用高通量药物筛选、化学生物学以及结构药理学等研究手段,针对癌症、自身免疫性疾病和多种精神类疾病开展转化医学研究与创新药物开发;同时,课题组还针对多种植物来源天然药物分子开展生物合成通路解析,并且发展高效的酶催化方法实现药物分子的绿色制备。另外,课题组与国内外大型制药企业开展了多项新药开发领域的科研合作。



雷晓光教授


个人简介


1997-2001年,北京大学理学学士

2001-2006年,美国波士顿大学 博士

2006-2008年,美国哥伦比亚大学 博士后

2008年-2013年,天津大学药学院 副教授 教授

2008-2012年,北京生命科学研究所 研究员,化学中心主任

2013年-2014年,北京生命科学研究所 高级研究员

2014-2017年,北京大学 化学学院 特聘研究员 with tenure,博士生导师

2014-现在 北大-清华生命科学联合中心 高级研究员

2017-现在 北京大学 化学学院  新体制长聘正教授,博士生导师


学术奖励


先后荣获“科学探索奖”,“MDPI屠呦呦奖”(2022年);树兰医学青年奖(2019年);北京市“卓越青年科学家”计划,David Ginsburg Award,中国化学会-巴斯夫青年知识创新奖(2018年);Tetrahedron Young Investigator Award in Bioorganic and Medicinal Chemistry,Swiss Chemical Society Distinguished Lectureship Award, KAIST School of Molecular Science Lectureship Award(2017年);国家杰出青年科学基金, Asian Core Program Lectureship Award(2016年);Distinguished Lectureship Award by Chemical Society of Japan (CSJ), 中国化学会-"维善天然产物合成奖",中组部万人计划-青年拔尖人才(2015年);Roche Young Investigator Award,北京市优秀青年人才(2014年);科技部中青年科技创新领军人才,中国化学会"青年化学奖",国际化学生物学协会(ICBS)首届"Young Chemical Biologist Award",中国药学会"施维雅青年药物化学奖",Thieme Chemistry Journal Award(2013年);Asian Core Program Lectureship Award, 国家优秀青年科学基金(2012年);教育部新世纪优秀人才, 药明康德生命化学杰出科研奖(2010年);IUPAC Young Chemist Award(2009);NESACS-JCF/GDCh Exchange Scholarship, Sugata Ray Memorial Award for Excellence in Research at Boston University(2005年)


研究方向


(1)利用化学生物学手段研究与人类重大疾病(如:癌症,感染性疾病,神经退行性疾病等)相关的生物通路分子作用机制和调控方法;

(2)开展复杂天然产物合成研究,并且运用活性天然产物发现新的生物靶点和阐明新的生物作用机制;

(3)研究复杂天然产物生物合成,揭示新的酶学机制,并且综合运用合成化学与合成生物学手段高效制备天然产物来源的药物分子;

(4)开发新一代高效的生物相容反应,并且利于化学交联结合质谱技术系统研究复杂蛋白质结构和蛋白-蛋白相互作用;

(5)寻找和发现新的药物靶点,利用药物化学手段开发创新型药物。


课题组长期开展化学生物学,合成生物学,转化医学与创新药物研究,取得了一系列原创性科学发现,在Cell、 Nature子刊、Cell子刊等学术期刊上发表论文140余篇,获得了20余项创新药物发明专利授权,并且已经开发出四类“first-in-class”候选药物,其中一类候选药物已经于2021年在中国和美国同时进入一期人体临床实验。


“有机合成”展露头角


雷晓光生长在皇城根下,父母都是军人出身,父亲转业后曾在北京大学法学系读过成人班,算是“半个北大人”。1997年,他考入全国资历最老、最著名的化学学院——北大化学学院。2001年,雷晓光从北大毕业,来到美国波士顿大学攻读博士学位。第二年,有个日本科学家团队从蘑菇中分离出首个天然存在的泛素激活酶抑制剂——泛苯菊酯。这是一种对癌症和神经退行性疾病都有重要意义的天然药物分子,也可以作为有效的工具分子,帮助生物学家研究泛素化系统。雷晓光初出茅庐,那段时间他基本上每周工作时间都超过90个小时,不到半年,他做出来了。成果率先发表在化学领域的顶级刊物——《德国应用化学》上,这也是他第一篇以第一作者身份发表的科研论文。


将化学与生物“合流”


2008年,他刚从美国哥伦比亚大学博士后出站,不到30岁,已经手握多家美国医药公司巨头的offer。在这个时候,他遇到了生命中最重要的引路人之一,北京生命科学研究所(“北生所”)所长王晓东院士。回到北京,他成为北生所建所以来第一个化学背景的研究员。


在北生所,雷晓光与生物学家们展开紧密的合作,去复盘那些与疾病关系最为密切的生命现象,例如细胞的程序性死亡。当合作找到了一些重要的治疗靶点时,他就设计并合成一些化学分子,或者叫化学探针,以调节这些生物靶点。从“重塑”到“创造”,他们衔接得天衣无缝。


这段经历,为雷晓光后来的科研工作奠定了基调。2014年,他回到北京大学化学学院,重新搭建自己的课题组时,整个团队只有一半人是纯化学背景,另一半人则来自生命科学以及医学、药学等背景。


2020年,他发表在《自然—化学》上的成果,源自一种历史悠久的中药——桑白皮。在中国和泰国,桑白皮的主要有效成分已被批准用于艾滋病的临床治疗。这种宝贵的天然药物分子,是由不同分子间的Diels-Alder 反应(DA反应)形成的。近百年间,DA反应一直是有机合成化学中最常用到的经典反应之一。但人类迄今发现的DA反应酶,绝大多数只能催化单个分子内的化学反应,而无法催化不同分子之间的反应。


自然界究竟是否存在真正意义上的分子间DA反应酶?雷晓光团队与合作者一起上下求索,终于开发出一种分子探针,钓出了这个神秘的蛋白质——世界上第一个被确认的分子间DA反应酶。他们的发现,不仅让桑白皮中天然药物分子的人工合成更为高效,更发展出一种全新的靶标垂钓策略,为合成更多的植物天然产物打开了局面。


这项研究将有机合成化学与合成生物学完美的“合流”,放眼世界也显得别具一格。前不久,雷晓光被授予了一个特别的奖项:MDPI屠呦呦奖。这个奖项旨在表彰“全球范围在天然产物与创新药物研究领域做出卓越贡献的研究人员”。


医学领域“探宝””猎药“


把时钟拨回到雷晓光参加2022年“科学探索奖”答辩的那30分钟。这是他继2021年后第二次参评。当他讲到文章开头的研究时,评委们的目光都聚焦过来,神情愈来愈专注。


这是他与中国医学科学院、中科院物理所合作的课题。早在10年前,北大医院皮肤科的杨勇教授发现,在罕见皮肤遗传病——Olmsted综合征患者身上,存在一种特殊的突变离子通道蛋白TRPV3,与严重的皮肤瘙痒和脱发症状密切相关。但是很多年间,人们都没能找到这个突变蛋白的抑制剂。雷晓光等人通过高通量筛选,从11万个化合物的分子库中,找到了一个名叫Trpvicin的化合物,这种物质不仅可以抑制TRPV3,而且是高效并且专一的潜在药物分子。他们把这种药物用在患病的小鼠模型上,发现由特应性皮炎引发的瘙痒和脱毛症状都得到了显著缓解。10月27日,这项工作发表在《自然—化学生物学》上。


迄今为止,他的团队已经发现多个针对重大疾病的药物靶标,并且开发出若干候选药物分子。这些年,雷晓光就像一个驰骋在交叉地带的宝藏猎人,一直走在……寻宝,探宝,猎宝,从未停止。


参考来源:

1、北京大学化学与分子工程学院官网

2、澎湃新闻:Nature子刊:雷晓光/杨勇/姜道华合作发现多种皮肤疾病止痒新途径及潜在药物

3、中国科学报:科学探索奖得主雷晓光:北大校园的“宝藏猎人”

4、药明康德内容团队编辑 :北京大学、生命科学联合中心雷晓光教授课题组


(中国粉体网编辑整理/青黎)


注:图片非商业用途,存在侵权告知删除


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作者:青黎

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