突破天然提取局限！中国药科大学秦贤进团队【Angew. Chem. Int. Ed.】实现白芷多糖药物化突破

发布时间：2026-06-24来源：汇聚南药

针对天然中药多糖研究的核心痛点，白芷等植物来源的多糖提取物结构高度不均一，批次差异大，无法明确真正的活性结构基序，严重阻碍质量控制和临床转化。

这项研究开发了基于糖基供体预活化的模块化一锅合成策略，首次实现了 66 单元高度分支白芷多糖的克级精准合成，构建了从四糖到全长多糖的结构均一糖库，系统筛选出还原端六糖为伤口修复的最小活性基序，在小鼠全层皮肤缺损模型中展现出优异的治疗效果。

研究成果以“Precise Synthesis of Highly Branched Angelica dahurica Polysaccharides up to 66 Units Reveals a Minimal Motif for Wound Repair”（精确合成高达66单元的高分支白芷多糖揭示创伤修复的最小模体）为题发表在 Angewandte Chemie International Edition，中国药科大学秦贤进、北京大学叶新山为其共同通讯作者。

秦贤进，研究员、博士生导师、中国药科大学兴药学者，入选江苏省青年托举人才项目。秦贤进博士毕业于北京大学，师从国际著名糖化学家叶新山教授，后于美国杜克大学开展博士后研究。2024年全职加入中国药科大学，任独立PI，主要从事糖化学及糖类药物开发研究。现主持国家自然科学基金项目、江苏省青年托举人才项目、江苏省自然科学基金等项目。研究成果以第一作者/通讯作者在国际顶级杂志Nature Synthesis、Nature Communications、International Journal of Biological Macromolecules等发表14篇论文。申请中国专利1项，日本、美国、欧洲专利各1项。荣获江苏省“青年托举”人才、北京市优秀毕业生、惠永正糖科学奖等荣誉称号。

研究创新

研究首次完成了含 66 个单糖单元、267个立体中心的高度分支白芷多糖的精准化学合成，突破了大尺寸复杂多糖合成的规模瓶颈，实现了克级制备。构建了覆盖不同长度和结构区域的完整合成糖库，通过系统的构效关系研究，明确还原端六糖是介导伤口修复的最小活性基序，其体内外活性甚至优于全长 66 糖。揭示了活性糖通过协同促进成纤维细胞和角质形成细胞增殖迁移、诱导巨噬细胞向促修复 M2 表型极化的作用机制，为中药多糖的现代化研究和精准糖药物开发提供了可复制的范式。

设计思路

团队先明确天然多糖异质性是制约其成药性的根本原因，传统提取分离无法获得结构均一的样品，难以建立清晰的构效关系。目标 66 单元白芷多糖具有高度分支的复杂结构，传统分步合成效率极低且难以规模化。团队对其进行逆合成分析，选择在反应性高、产率好的阿拉伯糖 α-1,5 糖苷键处断裂，将全长多糖拆分为三个完全相同的 22 单元模块，再进一步拆解为一个四糖和两个六糖中间体，采用模块化策略降低合成难度。选择基于供体预活化的一锅糖基化方法，解决不同糖基供体和受体之间的反应性差异问题，大幅减少中间纯化步骤。通过正交保护基策略，精准控制分支结构的构建和脱保护顺序。先合成四糖和六糖中间体，再通过一锅四组分 [4+6+6+6] 糖基化组装成 22 单元模块，最后优化反应条件实现 [22+22+22] 一锅法合成全长 66 糖。构建从四糖到 66 糖的完整糖库，通过多细胞系体外筛选确定最小活性基序，对活性糖进行克级合成用于体内动物实验，最后通过组织学和分子生物学实验阐明作用机制，形成从化学合成到药效验证的完整研究闭环。

研究摘要

白芷来源的多糖具有强效的伤口愈合活性，然而天然提取物显著的结构异质性掩盖了活性基序的身份，阻碍了临床转化。本文报道了一种基于糖基供体预活化的汇聚式一锅 [22+22+22] 糖基化策略，实现了 66 单元白芷多糖的精准化学合成。该方法能够高效组装涵盖四糖至全长 66-mer 多糖的全面糖库，用于系统的生物学评价。功能筛选确定还原端六糖是负责伤口愈合活性的最小活性基序。机制分析表明，合成的六糖和十二糖能够促进成纤维细胞和角质形成细胞的增殖与迁移，同时重编程巨噬细胞极化。至关重要的是，两种聚糖的克级合成使得明确的体内评价成为可能，证明其通过减轻过度炎症和促进有序胶原沉积显著加速伤口闭合。综上，这些发现建立了通过从头合成结构明确的聚糖作为精准工程化伤口愈合治疗剂，解析异质性天然多糖提取物的通用范式。

图文结果

66-mer 多糖的逆合成分析与模块化设计

目标 66 单元多糖是高度分支的葡阿拉伯聚糖，包含 42 单元的主链和三个八糖分支侧链，相邻侧链的空间位阻和糖基之间的反应性差异给合成带来巨大挑战。团队采用汇聚式逆合成策略，在高产率的阿拉伯糖 α-1,5 糖苷键处将其切割为三个相同的 22 单元模块。每个 22 单元模块进一步拆解为一个四糖主链片段和两个六糖分支片段。采用基于供体预活化的一锅糖基化策略，结合苄基、TBS 和苯甲酰基的正交保护基组合，实现高效的模块化组装，同时保证糖苷键的立体选择性。

图 1、目标66-mer 多糖 1 的结构及其逆合成分析。目标分子 1 是具有 66 个单糖单元和 267 个立体中心的高度分支葡阿拉伯聚糖，通过在阿拉伯糖 α-1,5 糖苷键处断裂，拆分为三个 22 单元模块（供体 2 和两个受体），进一步拆解为四糖 3 和六糖 4、5，最终追溯到单糖前体 11、12、13 和 7。

四糖和六糖关键中间体的高效合成

要实现全长多糖的组装，首先需要高效制备四糖和六糖关键中间体。采用基于供体预活化的一锅四组分 [1+1+1+1] 糖基化，以 94% 的总收率合成了四糖主链片段。尝试直接三取代合成六糖分支时，因空间位阻导致产率极低，转而采用二糖模块的汇聚式策略，通过一锅三组分 [2+2+2] 糖基化，分别以 86% 和 85% 的收率合成了两个六糖分支中间体。优化了葡萄糖 - 阿拉伯糖二糖的合成条件，解决了供受体反应性不匹配导致的副反应问题，为后续 22 单元模块的组装奠定了基础。

图 2、三个关键寡糖中间体的合成。a 正交保护四糖主链 3 的合成；b 分支六糖 4 的合成；c 分支六糖 5 的合成。PTFAI 为 N - 苯基三氟乙酰亚胺酯，BSM 为苯亚磺酰吗啉。

66-mer 全长多糖的合成与完整糖库构建

获得四糖和六糖中间体后，通过一锅四组分 [4+6+6+6] 糖基化，以 77% 的收率组装成 22 单元模块。进一步优化反应溶剂和温度，解决了大尺寸多糖反应性低的问题，在二氯甲烷 / 甲苯 1:1 混合溶剂、-60℃条件下，通过一锅 [22+22+22] 糖基化以 61% 的收率合成了全保护的 66-mer 多糖，最终脱保护得到目标产物。基于该合成平台，构建了包含 10 个结构均一聚糖的完整糖库，涵盖四糖、六糖、十糖、十二糖直至全长 66 糖，所有化合物均具有良好的水溶性，可直接用于生物学评价。

图 3、大尺寸多糖的组装与全局脱保护。a 全保护多糖（22-mer 24、44-mer 27、66-mer 29）的一锅组装及全局脱保护，表格展示了不同启动子、溶剂和温度对 66-mer 合成产率的影响；b 糖库中各聚糖的结构和实物照片，包括 22-mer、44-mer、66-mer及不同长度的寡糖片段。

合成多糖的多维结构确证

通过一维/二维 NMR 和高分辨质谱对合成的糖库进行全面结构表征。1H NMR 谱图显示，所有阿拉伯糖残基的异头质子在 δ5.0-5.3 ppm 处，对应 α- 构型；葡萄糖残基的异头质子在 δ4.5-4.6 ppm 处，耦合常数 J=7.2 Hz，确证为 β- 构型。ESI-MS/MS分析显示，22-mer、44-mer 和 66-mer 分别产生特征性的电荷态离子，碰撞诱导解离产生的碎片离子与糖链的逐步断裂模式一致，证实了主链的重复结构。合成 66-mer 的 NMR 谱图与天然提取的白芷多糖高度吻合，证明了合成结构的正确性。

图 4、合成聚糖的多维结构表征。a 22-mer、44-mer 和66-mer 的 1H-NMR 谱图堆叠图，标注了不同糖残基的特征质子信号；b-d 游离多糖在负离子 ESI 模式下的串联 MS（MS/MS）谱图分析，分别对应22-mer、44-mer 和 66-mer，展示了糖苷键断裂产生的特征碎片离子。

体外筛选确定六糖为最小活性基序

利用构建的糖库，在人皮肤成纤维细胞、角质形成细胞和巨噬细胞中系统筛选伤口愈合活性。细胞增殖实验和偏最小二乘判别分析显示，12-mer 和还原端 6-mer B 具有最强的生物活性。划痕实验和 EdU 增殖实验证实，两种聚糖均能显著促进成纤维细胞和角质形成细胞的增殖与迁移，其中6-mer B 的活性优于 12-mer。在巨噬细胞中，6-mer B 能剂量依赖性地诱导 M1 型巨噬细胞向 M2 型极化，下调促炎因子 IL-6，上调抗炎因子 ARG-1 和IL-10，证实其具有免疫调节活性。

图 5、合成多糖皮肤伤口愈合活性的体外筛选。a 10 种合成聚糖处理 24 小时后人皮肤成纤维细胞活力的热图；b 基于成纤维细胞活力数据的 PLS-DA 得分图；c-f 12-mer 和 6-mer B 处理后成纤维细胞迁移和增殖的检测及定量；g-l 12-mer 和 6-mer B 对角质形成细胞活力和迁移的影响；m-n 对 THP-1 巨噬细胞活力的影响；o-s 对巨噬细胞极化的影响，包括免疫荧光染色和相关基因表达的 qRT-PCR 定量，数据以均值 ± 标准误表示，n=3 组独立实验。

体内验证活性糖显著加速伤口愈合

对筛选得到的 12-mer 和6-mer B 进行克级合成，各获得约 4.0 克样品用于体内评价。建立小鼠全层皮肤缺损模型，局部给药后连续观察 14 天。结果显示，6-mer B 治疗组的伤口愈合速度最快，第 3 天伤口收缩率达到 42.26%，显著高于对照组的 29.58%，第 14 天伤口基本完全愈合。组织学分析表明，6-mer B 治疗组的表皮结构完整，炎症细胞浸润减少，胶原沉积增加且排列有序。免疫荧光和 Western blot 证实，治疗组伤口组织中 M2 型巨噬细胞比例升高，α-SMA 和 COL1A1 的表达显著上调。

图 6、先导聚糖在小鼠伤口愈合模型中的体内评价。a ICR 小鼠伤口愈合实验的方案示意图；b 第 0、3、5、7、10、14 天各组伤口的代表性照片；c 伤口闭合率的定量分析，每组 n=6 只小鼠；d-e 第 14 天伤口组织的H&E 和 Masson 三色染色；f 伤口组织中 COL1A1 和 α-SMA 蛋白水平的 Western blot 分析；g 伤口组织中泛巨噬细胞标志物 F4/80 和 M2 标志物CD206 的免疫荧光共染色，细胞核用 DAPI 复染。

文献信息

Precise Synthesis of Highly Branched Angelica dahurica Polysaccharides up to 66 Units Reveals a Minimal Motif for Wound Repair

Jialin Wang, Yang Ruan, Na Zhao, Sixu Lu, Rui Ge, Jing Ling, Chandler K. Wells, Wenbin Shen, Guizhong Xin, Chaofeng Zhang, Lian-Wen Qi, Xin-Shan Ye, Xianjin Qin

Angewandte Chemie International Edition, 2026, e5220143