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第九届侨界贡献奖人物风采录(三十四)
徐华强:巧心寻妙药,协力萃丹方
2023年05月08日10:33  来源:中国侨联

徐华强,中国科学院上海药物研究所受体结构与功能重点实验室主任,长期从事激素与神经递质受体的结构与功能研究,并基于结构针对人类重大疾病进行药物开发等研发工作。目前已在国际权威学术期刊发表论文230余篇,其中《Nature》《Science》《Cell》主刊30篇,引用次数超过28000次,连续多年被评为“全球高被引学者”,并获得专利十余项。

理论先行,破解制药密码

2010年,由徐华强领衔创建的上海药物研究所药物靶结构与功能中心,成为国内领先、国际前沿的药物靶标结构生物学技术平台。2013年,他带领团队筹建了中国科学院受体结构与功能重点实验室,2015年实验室首次参加中科院生命科学领域重点实验室评估,获评“优秀”,此外还获得了“2013-2014年度上海市科技系统先进集体奖”“2016上海市五一劳动奖状”等荣誉称号。他带领研究团队依托该平台,取得了一系列具有重大影响力的原创研究成果,极大提升了我国在该领域的国际地位和话语权。代表性成果如下:

(1)2013年,他带领研究团队与国内及美国斯克利普斯研究所和北卡罗那大学合作解析了五羟色胺受体1B及2B的两个亚型的晶体结构。这是国际上首次报道的5-HT受体的晶体结构,对精神分裂症、偏头痛、肥胖症、心脏病等疾病的药物研发具有重要的指导价值。两篇成果同期发表在《科学》杂志,并被审稿人称为“五羟色胺研究领域的里程碑”。

(2)2014年,他与中科院遗传与发育生物学研究所李家洋、王永红合作解析独脚金内酯受体D14,以及D14和配体GR24复合物等结构,阐明了D14催化酶活性与独脚金内酯信号通路的关系,为独脚金内酯信号通路分子机制的研究奠定基础。该成果阐明独脚金内酯通过诱导其抑制因D53降解调控水稻的分蘖和株型,入选“2014年度中国科学十大进展”。

(3)2015年,他领衔由中国、美国、德国、日本等国10多家研究机构28个实验室的60余名科学家组成的团队,利用世界上最强X射线激光(XFEL),首次解析了视紫红质与阻遏蛋白完整复合物的晶体结构,解决了GPCR转导阻遏蛋白信号通路机理的世界级科学难题,同时为开发选择性更高的药物奠定了坚实的理论基础。该结构也是运用XFEL技术获得的首个蛋白质复合物结构,该技术将对蛋白晶体结构生物学领域的研究带来颠覆性变革。该成果“攻克细胞信号传导重大科学难题”入选两院院士评选的“2015年中国十大科技进展新闻”。徐华强研究员也因此项成果获得2016年“国际蛋白质学会Hans Neurath奖”和2016年“药明康德生命化学杰出成就奖”。

(4)2019年,徐华强研究员、王明伟研究员与浙江大学基础医学院张岩研究员以及美国匹兹堡大学医学院Jean-Pierre Vilardaga研究员应用冷冻电镜技术精准(分辨率=3.0?)解析了1型人源甲状旁腺激素受体(Parathyroid hormone type 1 receptor,PTH1R)与Gs蛋白复合物的三维结构,揭示了其长效激活状态下的分子动力学机制,为创制治疗骨质疏松症等疾病的新药奠定了坚实的基础。该成果“解析蛋白质结构为新药研发提供结构理论基础”入选“2019年度中国医学重大进展(药学部)”。

(5)2021年,他领衔研究团队在神经精神领域重要受体结构解析取得重大突破。基于抗帕金森氏症、抑郁症、精神分裂症、偏头痛等多种神经系统疾病药物的两大类靶标——多巴胺受体和五羟色胺受体,研究团队利用冷冻电镜的手段,通过解析多巴胺受体D1R、D2R和D3R三个亚型共8个近原子分辨率结构,五羟色胺受体1A、1D、1E和1F四个亚型共6个结构,解决了该两类受体与配体结合选择性,以及五羟色胺受体脂质调节机制、本底激活机制等重大科学问题,为设计潜在的更有效、副作用更低的抗神经精神类疾病药物奠定了结构基础。这一系列研究成果发表于Nature、Cell(封面文章)、Molecular Cell和Cell Research(2篇)。

(6)2021年,他领衔研究团队首次揭示了糖蛋白激素受体、绒毛膜促性腺激素受体(luteinizing hormone receptor,LHCGR)处于激活和失活状态的四种不同结构。首次阐述了绒毛膜促性腺激素(choionic Gonadotophin,CG)与LHCGR相互作用,以及突变引起疾病的分子机制,揭示了糖蛋白激素选择性识别不同受体的关键因素,提出了糖蛋白激素受体激活的“推拉”模型,展示了临床Ⅰ期研究的小分子化合物Org43553在LHCGR的结合口袋。这些全新结构填补了对糖蛋白激素及其受体的认知空白,为开发用于生殖障碍、性别发育异常,以及甲状腺相关疾病的药物提供了结构基础。该“全长糖蛋白激素受体信号复合物的结构”入选2021年度“中国科学十大进展”的30个候选项目。

2020年正值新冠疫情爆发初期,他带领团队奋战一线,联合合作单位经过46天的日夜奋战,成功解析新冠肺炎病毒RNA复制酶单独结构以及结合RNA和抑制剂瑞德西韦复合物的冷冻电镜结构,阐述瑞德西韦等核苷类药物抗病毒的精细机制。2022年又在一个月内迅速解析奥密克戎变异株刺突蛋白以及结合人源受体ACE2的高分辨率冷冻电镜结构,揭示奥密克戎变异株传播迅速和免疫逃逸的分子机制。研究成果分别于2020年5月和2022年2月发表于国际顶尖期刊Science上,第一时间公布以便全世界共享结构,为人类抗击疫情的药物研发提供重要基石。此外,他参与研究团队在瑞德西韦(Remdesivir,RDV)母体核苷(GS-441524)的基础上开发候选新药的研究工作,口服核苷类抗新冠病毒候选药物VV116目前已在乌兹别克斯坦获得临床应用,正在开展全球多中心临床研究。

技术转化,助力新药研发

他的研究团队持有十余项国内外专利,已有2个新药实现技术成果转化,均已进入临床试验阶段,实现了基础研究向新药研发的快速转化。具体成果如下:

(1)I类新药PA9159鼻炎适应症获批临床

他领衔研究团队在糖皮质激素类药物的作用机制领域深入研究了十几年,合成了大量先导化合物,对化合物的药效和安全性做了深入的临床前研究,最终找到了候选化合物PA9159申报过敏性鼻炎的临床研究。糖皮质激素类药物PA9159的创新点在于,利用了原子水平的蛋白结构与药物计算机模拟对接相结合的技术,找到了可以增强药物活性及降低药物副作用的原子位点,并应用到新药分子设计中,成功设计出疗效好和副作用低的创新化合物。该药物“高效糖皮质激素化合物项目”已于2016年实现成果转化,转化许可费总金额为784万美元;2021年6月2日,中国国家药品监督管理局默示许可了I类新药PA9159的临床试验申请(IND)。目前该药物在临床试验阶段。

(2)I类新药CS0159获批进入临床研究

他领衔研究团队在核激素受体类药物的作用机制领域深入研究了二十余年,基于对FXR靶点与药物相互作用的结构及机制的深刻理解,研究团队设计并合成了系列先导化合物,并对化合物进行体内外药效、安评和药代动力学等系统临床前研究,最终获得候选化合物CS0159申报原发性硬化性胆管炎的临床研究。该项目的创新点在于充分利用蛋白结构辅助设计,发现可增强药物活性及降低药物副作用的作用位点,并应用到新药分子设计中。该“FXR 小分子激动剂LXF159项目”于2020年实现成果转化转让,合同额为5000万元。2021年10月20日该I类新药CS0159口服片剂针对原发性硬化性胆管炎(PSC)适应症的临床试验申请(IND)已获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准,并于2022年1月25日获批中国国家药品监督管理局的临床试验申请。目前该药物正在开展临床试验。

在上海工作的10余年中,他以实际行动促进中外科技交流合作,与此同时也为中国科技事业吸引和培养了一批人才,已培养20多名博士和硕士,其中多人担任科研院所的课题组长、生物医药公司的创始人及CEO,为中国生物医药的发展培养了新一代高水平的人才梯队。他本人于2019年和2021年荣获“中国科学院优秀导师奖”。同时作为《中国药理学报》的副主编,他积极组织了核受体、GPCR和NASH的高影响力专刊;并以通讯作者在中国期刊《细胞研究》发表16篇高水平研究论文,助力其成为全球顶尖学术期刊。

(责编:黄煜、黄瑾)
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