Angew. Chem.封面文章：数据驱动的硫化氢清除剂的开发和应用

长期以来，硫化氢（H₂S）一直以一种“臭名昭著”的有毒气体被大众熟知。然而，自从发现它能降低血管张力，促进血管新生，易化海马长时程增强等生理作用后，已成为继一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后的第三种气体信号分子。目前，科学家已开发出多种H₂S的小分子供体化合物，用于降低血压、改善糖尿病伤口愈合、拮抗过度的氧化应激和炎症反应、改善学习和记忆功能等。

然而，也有大量研究显示，体内H₂S水平过多与许多疾病的发生发展具有密切关系。过量或持续产生的H₂S会参与炎症反应，加重细胞或组织的缺氧，特别是其作为肿瘤代谢中的一种关键因子，可诱导多种肿瘤的发生发展。因而，降低体内过多的H₂S水平具有同等重要的意义。目前，研究人员主要通过抑制内源性H₂S合成酶的方式降低H₂S水平。虽然已有多种抑制剂被开发，但是其选择性和有效性仍不理想。另一方面，合成酶的抑制将会导致H₂S效应以外的酶的其他功能缺失，引起不可预料的副作用。因此，开发高效、低毒、高选择性的H₂S清除剂（sulfide scavenger），对于纠正H₂S水平过高具有重要的现实意义。

近日，广州医科大学蛋白质修饰与降解重点实验室杨春涛博士，在美国华盛顿州立大学鲜明教授指导下，与哈佛医学院Fumito Ichinose教授和日本东北大学Takaaki Akaike教授合作开发出新型H₂S清除剂，相关工作以封面论文的形式发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上。

Figure 1. Strategy of H₂S scavenger's development

研究团队根据H₂S荧光探针可以选择性结合H₂S的特点，利用大数据平台，分析了目前有文献报道的数百种H₂S探针（Fig. 1），从中筛选出响应时间短（Fig. 2）、干扰小、细胞毒性低的探针作为候选清除剂。他们还去除了H₂S探针的荧光部分，保留H₂S结合部分，通过化学结构的多样性改造，最终成功锁定了磺酰叠氮类化合物作为有效的清除剂。为了评价这些化合物的H₂S清除效果，研究人员分别应用电极法、H₂S气体吸收实验、荧光成像，以及质谱鉴定来证实这些清除剂能够在较为复杂的生物环境中清除H₂S（Fig. 3）。进一步通过体内、外实验证实，这些清除剂能够抑制H₂S诱导的肿瘤细胞增殖、H₂S介导的抗炎效应以及CARS介导的内源性H₂S生成；更为重要的是，他们发现这些清除剂还能够有效解救H₂S中毒引起的实验动物死亡（Fig. 4）。文章发表后，《美国化学与工程新闻杂志》（C&EN）也第一时间进行了报道。

Figure 2. Response time of reported H₂S probes

Figure 3.  Removal ability of H₂S scavengers in PBS buffer (a), CART system (b) and cells (c)

Figure 4. Biological effects of H₂S scavengers in H₂S-induced liver cancer growth (a), anti-inflammation (b) and H₂S poisoning (c)

这项工作为未来研究H₂S在体内的生物学作用，以及以清除H₂S为策略的疾病治疗提供了有价值的工具，也为通过大数据进行化学领域的研究和发现提供了新的思路。

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Data-Driven Identification of Hydrogen Sulfide Scavengers

Chun-tao Yang, Yingying Wang, Eizo Marutani, Tomoaki Ida, Xiang Ni, Shi Xu, Wei Chen, Hui Zhang, Takaaki Akaike, Fumito Ichinose, Ming Xian

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 10898-10902, DOI: 10.1002/anie.201905580