暨南大学“国华杰出学者奖”是广东省国强公益基金会为奖励在学术科研领域作出突出贡献的暨南大学科研学者而设立的人才专项奖。2023年,叶文才、顾乃华、李宝军、支庭荣被评为暨南大学国华杰出学者。本学期,暨南大学教育发展基金会、校友会将继续推出「国华杰出学者」系列报道,展示国华杰出学者的先进事迹和学术风采,发挥榜样的力量,激励更多暨南人砥砺奋进、开拓创新。
他潜心钻研,勤思笃行
孜孜不倦地探索着天然产物的奥秘
用现代科学“重尝百草”
构建了1.2万余种结构多样的
天然生物活性分子样品库
他矢志创新,躬耕不辍
从源头出发做中国真正的原创药
为“病有良药”苦心钻研四十载
推动中药和天然药物现代化
他是生物活性分子与成药性优化
全国重点实验室主任
叶文才
叶文才
生物活性分子与成药性优化全国重点实验室主任
全国创新争先奖获得者
国家杰出青年科学基金获得者
国家高层次人才计划特聘教授
英国皇家化学会会士
俄罗斯工程院外籍院士
国家药典委员会委员
“广东特支计划”杰出人才(南粤百杰)
全国模范教师
全国优秀科技工作者
01
潜心研究中药和天然药物活性成分
成果获国家科学技术进步奖二等奖
天然产物是一个巨大宝库,蕴含着人类尚未完全揭开的秘密。从古人用发酵法从五倍子中得到没食子酸,到李时珍用升华法制备并纯化樟脑,再到德国药剂师从罂粟中首次分离出吗啡,及屠呦呦从黄花蒿中获取抗疟药物青蒿素……千百年来,人类对天然产物的探索和解密从未停止。
1983年,作为中国药科大学(原南京药学院)中药学专业首届毕业生,叶文才被分配到安徽芜湖中医学校中药化学教研室执教,一待就是五年。在教学工作之余,出于对中药和天然药物的浓厚兴趣,他经常跟着药用植物学的老师去九华山采药,通过当地村民介绍知道了一种名为“铁蜈蚣”的药用植物,在当地被用于治疗风湿痹痛。
“我非常想弄清楚是什么物质在起作用?”叶文才说,当时条件十分艰苦,不仅没有现在实验室常备的高效液相色谱仪,就连简单的层析柱、玻璃仪器、硅胶、化学试剂都得一点一点地想办法。然而,带着强烈的好奇心和探索欲,他与教研室老师克服重重困难,最终完成了“铁蜈蚣”的部分化学成分研究,发现其活性成分就是三萜皂苷。相关研究成果于1988年发表在日本《生药学杂志》上。
从药用植物“铁蜈蚣”里发现活性成分“三萜皂苷”后,叶文才一步步迈上了三萜及其皂苷成分的揭秘之路,从此与“三萜及其皂苷”研究结下了一生的情缘。
之后,叶文才选取了包括白头翁、岗梅、升麻等在内的60余种富含三萜及其皂苷的中药和天然药物进行化学成分研究。这是一项耗时且具挑战性的工作,但他乐在其中。
从黑乎乎的中药和天然药物提取物里,分离出五颜六色的化学成分,并通过科学手段鉴定它们的化学结构,探索其药效及作用机制,这个过程很有挑战性,也很有成就感。
2002年,受中国工程院姚新生院士举荐,叶文才从中国药科大学调入暨南大学,任新筹建的中药及天然药物研究所常务副所长。
岭南中草药品种占了全国中草药的四分之一,其应用范围非常广泛,但由于种种原因,进入国家药典的品种比较少。不仅如此,叶文才还发现,许多岭南中草药的化学成分研究十分薄弱。
此后二十余年,叶文才团队对番石榴叶、淡竹叶、广东土牛膝、凉粉草、五指毛桃、钩吻等110余种岭南常用中草药进行了比较系统的化学成分研究,从这些中草药中发现了6300余个化合物,其中超三分之一,即2100多个为新化合物,全新骨架的化合物有260余类共620余个。
在化学成分研究的基础上,叶文才带领团队,建立了管理规范、结构多样、具有岭南中草药特色的天然化合物样品库。目前,该样品库共收录化合物9200余个、组分3200余个、化合物衍生物300余个等共计12500余个化合物样品。
通过以上活性成分研究,不仅阐明了这些中草药的物质基础,还构建了基于特征性化学成分的中药质量控制体系,建立《中国药典》等国家标准12项、《广东省中药材标准》3项,促进了岭南中草药的现代化进程。
叶文才团队的中药和天然药物活性成分研究工作受到业界高度肯定,《中药和天然药物的三萜及其皂苷成分研究与应用》项目获2017年度国家科学技术进步奖二等奖,并入选“2017中国十大医学进展”。
2017年,叶文才主持完成的“中药和天然药物的三萜及其皂苷成分研究与应用”项目获国家科学技术进步奖二等奖。
02
从被动发现到主动创造
创建天然化合物高效发现新策略和新方法
传统的天然产物化学研究是一项周期长、工作量大的工作。如何快速、定向地发现结构新颖的天然化合物是天然产物化学家梦寐以求的。
‘提取—分离—结构鉴定’是天然产物化学的传统研究步骤和模式,如在天然化合物高效发现策略和方法方面取得新突破,必将大大推动天然药物化学学科的发展。
经过多年的探索研究,叶文才带领团队通过集成生源砌块识别技术和分子网络技术,首次提出了基于生源砌块的分子网络策略,并将其运用到天然产物的发现研究中。
不同于传统天然化合物发现“开盲盒”的情况,叶文才团队提出的高效发现新技术可实现天然产物分子的高效挖掘。“生源砌块就像我们的眼睛,协助我们快速地从天然药物提取物中指认出具新颖结构的化学物质,极大地减少了传统天然产物分离过程中的盲目性。”叶文才介绍道。
值得一提的是,叶文才团队运用该策略从桃金娘科药用植物中发现了916个化合物,其中新化合物679个(包括新骨架结构446个),近四分之三为新化合物,近一半为新骨架结构,显示出该策略强大的定向发现效率。
随着对生源砌块这一策略研究的逐步深入,叶文才团队围绕着天然产物,从定向发现走向合成创造。
天然产物的合成包括化学合成和生物合成。无论是化学合成还是生物合成,实现复杂天然产物的高效和规模化制备仍面临诸多挑战。
在充分理解了生源砌块的特征后,叶文才团队提出并实现了基于生源砌块的天然产物仿生合成新策略。
基于生源砌块的仿生合成策略示意图
应用该策略,叶文才团队实现了间苯三酚类化合物、一叶萩型生物碱等多种类型天然化合物的集群式高效仿生合成,进一步印证了该策略简洁、高效、绿色经济、导向性强的特点,可广泛应用于天然产物的仿生合成。
叶文才带领团队攻克了天然产物定向发现和仿生合成两大难题的同时,也关注到天然化合物精确结构表征中尚存在的一些瓶颈问题。
众所周知,吗啡、士的宁、胆固醇、青蒿素等重要活性天然产物的结构确定都经历了漫长而曲折的过程,例如吗啡的分子结构确定耗费了几代化学家们大约150年的时间。
随着科学技术的发展,单晶X射线衍射技术可直接在原子水平上给出晶态化合物明确的三维结构,被人们认为是最为可靠的确定分子结构的方法。但该技术唯一的局限性是大小合适、衍射良好的单晶体通常难以获得,例如油状化合物无法进行单晶衍射分析。
针对这一难题,叶文才团队联合暨南大学化学与材料学院李丹团队,开创性地发展了一种基于环三核结晶伴侣的有机分子结构表征新方法。
该结晶伴侣通过超分子作用与有机分子形成有序的超分子聚集体并得到单晶,可广泛应用于各类微量(微克级)有机分子(包括油状物、无定形粉末)的结构确定。同时,还可与中药和天然药物提取物中的多种有机分子分别形成单晶体,实现提取物中多种化学成分的一步结构表征,而无需繁琐的分离和波谱解析过程。
从中药水翁花提取物中一步解析出5个化合物的化学结构
该成果在《Chem》发表后,被欧洲科学院院士J. R. Nitschke教授等在《Chem》专刊评述为“结晶学的新希望”,被国家自然科学基金委作为医学部成立十五周年的亮点成果推介。
03
攻坚源头创新
开辟新药研发独门赛道
过去几十年来,从大量引进(license-in)到跟随创新(fast-follow),我国创新药产业历经“跨越式”的发展,如今进入从制药大国转向制药强国的关键阶段——攻坚源头创新。
“原创新药缺乏,是制约我国医药产业发展的‘卡脖子’问题。”叶文才40年来一直围绕中药和天然药物活性成分、作用机制和靶标、创新药物研发等领域的瓶颈问题进行长期攻关。
新靶点和新结构是原创新药的基本要素,发现新靶点、获得新结构药源分子是研发原创新药必须解决的重大科技问题。
我国具有丰富的中医药资源,拥有悠久的中医药临床应用历史,是研发原创中国药最大的优势。在创新药物的研发上,不同于欧美国家,叶文才及其团队另辟蹊径,开辟了药物研发新赛道——依托中医药资源优势,采用“基于表型+靶标的药物研发”模式,开展创新药物研究。
原创新药的研发,重中之重是找到新靶标。“基于表型筛选获得的结构新颖活性天然产物可以作为探针分子,用于药物靶标的发现和确证研究。”也就是说,从临床有效的中药和天然药物(已经动物和人体证明有效)中筛选获得的天然生物活性分子为“钥匙”,通过钥匙开锁的方式,找到天然生物活性分子作用的靶标(“锁”)。
“药物研发过程中,另一关键环节是新药先导物的结构优化。”叶文才说道。当“锁”找到之后,反过来又可以用“锁”来打磨优化“钥匙”,进一步对天然生物活性分子的分子结构进行修饰和改造,这种模式获得的新药候选物研发成新药的成功率大,安全性也会更好。
采用以上研发模式,叶文才团队从自主构建的天然化合物样品库中,筛选发现了系列具有显著生物活性的天然化合物及其衍生物,并揭示了30余种活性天然化合物的作用机制或靶标。通过结构修饰和安全性评价,获得10余个高效低毒、机制新颖的新药先导物。
在此基础上,叶文才团队面向临床需求,推进了多个候选新药的研发。目前,处于临床前研究阶段的候选新药有5个,包括难愈性创面修复候选新药PA-2、抗肿瘤候选新药Z-GPDAVLBH、抗阿尔茨海默症候选新药SN3-L6及治疗脑卒中候选新药MBS-1等。
2013年起,叶文才团队与广州康和药业合作研发地乌风湿安胶囊(原料药为地乌总皂苷部位)。从总皂苷部位分离鉴定了20余个三萜皂苷成分,并对其治疗类风湿性关节炎的作用机制进行了研究,同时还建立了地乌药材、地乌总皂苷和地乌风湿安胶囊的HPLC特征指纹图谱。目前,地乌风湿安胶囊已完成III期临床研究。
叶文才团队与江西青峰药业合作,开展了枳实总黄酮片的研制工作。临床试验结果表明,该新药治疗胃动力异常所导致的功能性消化不良的疗效与阳性药吗丁啉相当,且停药后的疗效持续时间长,安全性和耐受性良好。枳实总黄酮片(奥兰替®)于2023年10月获批上市,成为消化领域近十年首个1.2类创新中药,也是全球首个胃动力天然药物。
04
重视学科建设和拔尖人才培养
申报获批暨大首个全国重点实验室
从2002年来到暨南大学药学院工作伊始,叶文才从暨南大学中药及天然药物研究所常务副所长,到药学院中药系主任、药学院副院长、院长,再到学校副校长,与暨南大学走过了22个春秋。
他勤于治学、高瞻远瞩,把青春和心血都献给了他所钟爱的学术研究和教育事业。作为一名分管医药学科多年的原副校长,他十分重视拔尖人才的培养。
人才是一个学科发展的根本。优秀人才的聚集一定会促进学科的发展,学科的发展又会为拔尖人才的培养提供肥沃的土壤。
在他和药学院领导班子的推动下,药学学科以培养创新型拔尖人才为目标,探索了高层次人才及团队组织新模式,形成了人才、学科、平台、项目有机结合、相互促进的人才集聚新机制。近年来,药学学科共引进和培养国家杰出青年科学基金获得者、国家高层次人才特殊支持计划、国家高层次人才计划特聘教授等国家级人才14人次,珠江学者特聘教授等省部级人才30余人次。叶文才还带头组建获批国家高层次人才计划创新团队、广东省自然科学基金创新团队、首批珠江人才计划本土创新科研团队等。
四十年来,叶文才先后培养了博士、硕士研究生180余名,其中20余人次获国家或省部级人才计划。参与申报的“面向生物医药国家重大战略需求的药学研究生人才培养模式创新与实践”项目,获国家教学成果奖二等奖。
2017年,暨南大学药学学科入选国家“双一流”建设学科名单,2022年再次入选第二轮建设名单。以“双一流”学科建设为契机,近年来暨南大学药学学科获得了快速发展。药学学科在2022年软科中国最好学科排名中位列第7位(全国前5%),在第五轮学科评估中实现了三级跳,目前药理学与毒理学学科ESI排名进入全球前1‰。
2018年起,依托药学“双一流”学科和生物医药学科群,学校启动了全国重点实验室申报工作。在中央统战部、科技部、学校领导及职能部门的大力支持下,经过多年的不懈努力,2023年3月,暨南大学生物活性分子与成药性优化全国重点实验室获批建设。
生物活性分子与成药性优化全国重点实验室建设启动
生物活性分子与成药性优化全国重点实验室由叶文才担任主任。他表示,将以全国重点实验室建设为契机,推动创新药物研发,加快打造国际一流的创新药物转化策源地。未来五年,实验室致力实现药物先导物多维度成药性优化等4项关键核心技术的突破,获得新药候选物30个以上,研究成果支撑3-5个新药品种获批新药证书或生产批件,建立具有国际先进水平的药物先导物成药性优化研发平台。
传承精华,守正创新。40年来,叶文才面向人民生命健康,服务国家重大需求,专注于中药和天然药物活性成分研究工作,勇攀学术高峰,从源头出发做中国真正的原创药。他数十年如一日,奋进在天然药物化学关键技术和理论创新的最前沿,厚积而薄发,取得了系列原创性的科研成果,推动我国天然药物化学学科跻身国际领先水平,并为中药现代化做出突出贡献。
回顾自己的成长历程,叶文才勉励青年学子,一定要怀揣美好梦想,并为之努力奋斗。他坦言:“唯有兴趣和坚持,才能最终到达理想的彼岸。”而他也将保持初心,矢志攻坚创新药物研发,为造福人类健康继续贡献自己的力量。
暨南大学“国华杰出学者基金”
为推动暨南大学人才培养,2019年,广东省国强公益基金会向暨南大学捐赠设立暨南大学“国华杰出学者基金”,用于奖励暨南大学在学术科研领域作出突出贡献的科研学者及管理专家。
国强公益基金会是由碧桂园集团创始人杨国强先生于2013年创立的非公募基金会,是广东省5A级社会组织。基金会以“希望社会因我们的存在而变得更加美好”为愿景,以人的培养为中心,促进乡村振兴、助力社区发展、参与生物多样性保护等,推动国家民族富强与人类社会进步。
资料来源 © 暨南大学新闻网
采访 & 文字 © 谭琪 连莹君
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校对 © 李观景
初审 © 李丹平
复审 © 周治
终审 © 梁燕 刘毓洁