)
糖一类由碳 (C) 、氢 (H) 和氧 (O) 组成的天然有机化合物常常被归类为碳水化合物。在结构上这些分子同时含有多个羟基 (—OH) 以及一个醛基 (—CHO) 或酮基 (CO) 因此糖也被称为多羟基醛或多羟基酮及其衍生物。表1. 糖类的分类。多糖广泛存在于植物、动物、真菌、微生物及海洋生物中因具有良好的生物相容性、低毒性以及多靶点调节能力逐渐成为天然药物研发的重要方向。大量研究表明多糖不仅具有免疫调节、抗炎、抗病毒、抗肿瘤以及抗氧化等生物学功能还能够作为药物递送系统、疫苗佐剂和组织工程材料发挥重要作用。Section.01多糖成药海洋藻类 (褐藻、红藻、绿藻) 、海洋动物 (甲壳类、海参等) 与海洋微生物 (细菌、古菌) 是海洋多糖的主要来源。其中来源于海藻的海洋多糖包括包括褐藻胶、岩藻糖胶、昆布多糖、卡拉胶、琼脂糖等。不同来源的海洋多糖在结构上呈现出高度异质性具有抗炎、抗氧化、抗病毒及免疫调节等多种活性在药物开发中具有重要应用价值[1]。表 2. 部分海洋多糖。从1969 年至今已有多种获批的海洋糖类药物。从最早的阿糖胞苷 (白血病) 、阿糖腺苷 (疱疹病毒感染)到中国自主研发的藻酸双酯钠 PSS (高脂血症) 、甘糖酯 PMS (抗血栓) 、海麒舒肝胶囊 (肝炎辅助治疗) 、海昆肾喜胶囊 (慢性肾衰) 以及欧洲获批的卡拉胶鼻喷剂 Carragelose® 等。海洋来源多糖在抗肿瘤、抗病毒、抗凝血、免疫调节及组织修复等方面已展现出巨大潜力及良好的临床应用前景[1]。图 1.1969-2026 批准的海洋多糖药物[1]。目前还有多种多糖类药物进入临床试验阶段。例如注射用化合物 BG136 是一种从褐藻 Durvillaea antarctica 中分离得到的 β-1,3/1,6-葡聚糖由中国海洋大学开发。临床前研究表明BG136 可增强原代巨噬细胞的吞噬活性促进促炎巨噬细胞浸润肿瘤并将肿瘤微环境调节至促炎、抗肿瘤状态从而发挥抗肿瘤作用。123 BG136 已获得国家药品监督管理局 (NMPA) 的批准和监管并已进入 I/II 期临床试验 (CTR20251215) 。表 3. 正在进行临床试验的海洋来源糖类。除海洋来源多糖外真菌来源多糖在成药领域也具有重要地位。香菇多糖(Lentinan) 是典型的抗肿瘤多糖能够增强巨噬细胞、T 细胞及自然杀伤细胞活性从而提高机体免疫功能。香菇多糖已被用于胃癌等肿瘤辅助治疗。此外PSK(polysaccharide-K) 等真菌来源多糖在日本等国家也已应用于肿瘤辅助免疫治疗多年[2]。虽然多糖药物具有广阔应用前景但其开发仍面临诸多挑战1. 多糖结构复杂且存在较大异质性不同来源和提取工艺均可能影响其结构及活性导致产品批次稳定性不足。2. 多糖分子量较大、口服生物利用度低药代动力学研究难度较高。3. 多糖药物作用机制复杂通常涉及多通路和系统水平调控这也增加了机制研究和靶点验证难度。目前研究者正通过酶法降解、化学修饰、纳米载体及微生物发酵等方法改善多糖药物性能。同时核磁共振、质谱及多组学分析等先进技术的发展也为多糖结构解析和质量控制提供了重要手段。Section.02多糖佐剂多糖类物质具有较好的生物相容性、低毒性和可生物降解性常被用作疫苗佐剂。佐剂 (Adjuvant) 是指在疫苗或药物中与抗原或药物成分一起使用的物质多糖佐剂是指基于多糖的物质用作疫苗或药物中的佐剂。许多天然多糖如葡聚糖、菊粉等其化学修饰可增强与 Toll 样受体的相互作用从而提升其佐剂功能。乙酰化大丽花菊粉 (Dahlia inulin) 最近被证实是一种有效的 TLR4 激动剂可促进树突状细胞 (DCs) 的成熟。多糖衍生物作为肿瘤纳米疫苗的佐剂发表于ACS Nano杂志 (IF15) 的一篇研究性成果成功通过计算辅助策略设计了一种多糖衍生物作为肿瘤纳米疫苗的佐剂以激发高效的抗原特异性抗肿瘤免疫反应[3]。作者以 TLR4 为假定受体通过分子对接和分子动力学模拟对包含 34 种菊粉衍生物的预筛选库进行了全面评估。最终筛选出一种新的衍生物——苯甲酰化菊粉 (InBz) 作为最有前景的 TLR4 激动剂。进一步通过构建包裹模型抗原卵清蛋白 (OVA) 的 InBz 纳米颗粒来评估 InBz 的佐剂效应。图 2.设计示意图[3]。体外实验表明InBz-OVA 纳米颗粒能有效激活 TLR4 信号通路促进树突状细胞成熟从而增强抗原递送和呈递。体内实验表明InBz-OVA 纳米颗粒的性能优于市售铝基佐剂能诱导产生高滴度的抗体诱导抗原特异性细胞毒性 T 淋巴细胞并在小鼠模型中实现显著的肿瘤抑制。图 3.InBz-OVA 纳米颗粒的体内外机制示意图[3]。Section.03基于多糖的药物递送基于多糖的递送系统因具有优异的生物相容性、来源广泛、生物安全性高、成本低及易于功能化修饰等多种优势在制药领域受到了广泛关注。基于多糖纳米凝胶的药物递送透明质酸 (HA) 是一种天然多糖因其优异的生物相容性和对大多数癌症类型中过度表达的 CD44 分子的天然亲和力被广泛用于构建靶向肿瘤的纳米载体。发表于Carbohydrate Polymers杂志 (IF12) 的一篇研究性成果将氯喹 (Chloroquine, CQ) 共载于透明质酸 (Hyaluronan, HA) 多糖纳米凝胶极大地提高了化疗药物顺铂 (Cisplatin, Cis) 的胞内递送效率可高效实现三阴性乳腺癌的靶向药物共递送[4]。图 4.将氯喹 (CQ) 共载入 HA 纳米凝胶可有效促进顺铂的细胞内递送[4]。顺铂与 HA 的配位形成纳米凝胶同时可共包封 CQ (HA/Cis/CQ 纳米凝胶) 。与顺铂负载的 HA 纳米凝胶 (HA/Cis) 相比HA/Cis/CQ 显著促进了顺铂的溶酶体逃逸并增强了三阴性乳腺癌模型中的肿瘤抑制作用。机制研究表明CQ 的共递送不仅诱导溶酶体膜通透还抑制了溶酶体吞噬作用这些因素共同导致溶酶体不稳定并促进顺铂逃逸。与自由的顺铂和紫杉醇联合使用相比这种 HA/Cis/CQ 纳米凝胶毒性较低表明 HA 纳米载体在增强顺铂向肿瘤靶向治疗递送方面具有良好的前景。此外有研究表明通过将抗癌药物与透明质酸偶联可以提高药物在肿瘤组织中的富集能力并减少正常组织毒性[5]。海藻酸钠、葡聚糖以及纤维素衍生物等也被用于构建缓释微球、水凝胶以及纳米颗粒实现药物的持续释放。Section.04小结当然除医药领域外多糖在食品、化妆品、农业以及生物材料领域同样具有广泛应用。总体而言多糖已经从传统天然提取物逐渐发展为集药物、材料和功能食品于一体的重要生物资源。随着绿色制造和生物经济的发展多糖产业未来具有广阔的发展空间。参考文献[1] Pan L, et al. Development of marine organisms derived carbohydrate-based drugs: From bioactivity to clinical translation. Glycoscience Therapy, 2026.[2] Xu J, et al. From nature to clinic: Lessons from successfully marketed polysaccharide drugs. Carbohydrate Polymers, 2026.[3] Cui Z, et al. In Silico-Guided Discovery of Polysaccharide Derivatives as Adjuvants in Nanoparticle Vaccines for Cancer Immunotherapy. ACS Nano. 2025 Jan 21;19(2):2099-2116.[4] Gao M, et al. Hyaluronan nanogel co-loaded with chloroquine to enhance intracellular cisplatin delivery through lysosomal permeabilization and lysophagy inhibition. Carbohydr Polym. 2024 Jan 1;323:121415.[5] Iaconisi GN, et al. Hyaluronic Acid: A Powerful Biomolecule with Wide-Ranging Applications-A Comprehensive Review. Int J Mol Sci. 2023 Jun 18; 24(12):10296.
糖一类由碳 (C) 、氢 (H) 和氧 (O) 组成的天然有机化合物常常被归类为碳水化合物。在结构上这些分子同时含有多个羟基 (—OH) 以及一个醛基 (—CHO) 或酮基 (CO) 因此糖也被称为多羟基醛或多羟基酮及其衍生物。表1. 糖类的分类。多糖广泛存在于植物、动物、真菌、微生物及海洋生物中因具有良好的生物相容性、低毒性以及多靶点调节能力逐渐成为天然药物研发的重要方向。大量研究表明多糖不仅具有免疫调节、抗炎、抗病毒、抗肿瘤以及抗氧化等生物学功能还能够作为药物递送系统、疫苗佐剂和组织工程材料发挥重要作用。Section.01多糖成药海洋藻类 (褐藻、红藻、绿藻) 、海洋动物 (甲壳类、海参等) 与海洋微生物 (细菌、古菌) 是海洋多糖的主要来源。其中来源于海藻的海洋多糖包括包括褐藻胶、岩藻糖胶、昆布多糖、卡拉胶、琼脂糖等。不同来源的海洋多糖在结构上呈现出高度异质性具有抗炎、抗氧化、抗病毒及免疫调节等多种活性在药物开发中具有重要应用价值[1]。表 2. 部分海洋多糖。从1969 年至今已有多种获批的海洋糖类药物。从最早的阿糖胞苷 (白血病) 、阿糖腺苷 (疱疹病毒感染)到中国自主研发的藻酸双酯钠 PSS (高脂血症) 、甘糖酯 PMS (抗血栓) 、海麒舒肝胶囊 (肝炎辅助治疗) 、海昆肾喜胶囊 (慢性肾衰) 以及欧洲获批的卡拉胶鼻喷剂 Carragelose® 等。海洋来源多糖在抗肿瘤、抗病毒、抗凝血、免疫调节及组织修复等方面已展现出巨大潜力及良好的临床应用前景[1]。图 1.1969-2026 批准的海洋多糖药物[1]。目前还有多种多糖类药物进入临床试验阶段。例如注射用化合物 BG136 是一种从褐藻 Durvillaea antarctica 中分离得到的 β-1,3/1,6-葡聚糖由中国海洋大学开发。临床前研究表明BG136 可增强原代巨噬细胞的吞噬活性促进促炎巨噬细胞浸润肿瘤并将肿瘤微环境调节至促炎、抗肿瘤状态从而发挥抗肿瘤作用。123 BG136 已获得国家药品监督管理局 (NMPA) 的批准和监管并已进入 I/II 期临床试验 (CTR20251215) 。表 3. 正在进行临床试验的海洋来源糖类。除海洋来源多糖外真菌来源多糖在成药领域也具有重要地位。香菇多糖(Lentinan) 是典型的抗肿瘤多糖能够增强巨噬细胞、T 细胞及自然杀伤细胞活性从而提高机体免疫功能。香菇多糖已被用于胃癌等肿瘤辅助治疗。此外PSK(polysaccharide-K) 等真菌来源多糖在日本等国家也已应用于肿瘤辅助免疫治疗多年[2]。虽然多糖药物具有广阔应用前景但其开发仍面临诸多挑战1. 多糖结构复杂且存在较大异质性不同来源和提取工艺均可能影响其结构及活性导致产品批次稳定性不足。2. 多糖分子量较大、口服生物利用度低药代动力学研究难度较高。3. 多糖药物作用机制复杂通常涉及多通路和系统水平调控这也增加了机制研究和靶点验证难度。目前研究者正通过酶法降解、化学修饰、纳米载体及微生物发酵等方法改善多糖药物性能。同时核磁共振、质谱及多组学分析等先进技术的发展也为多糖结构解析和质量控制提供了重要手段。Section.02多糖佐剂多糖类物质具有较好的生物相容性、低毒性和可生物降解性常被用作疫苗佐剂。佐剂 (Adjuvant) 是指在疫苗或药物中与抗原或药物成分一起使用的物质多糖佐剂是指基于多糖的物质用作疫苗或药物中的佐剂。许多天然多糖如葡聚糖、菊粉等其化学修饰可增强与 Toll 样受体的相互作用从而提升其佐剂功能。乙酰化大丽花菊粉 (Dahlia inulin) 最近被证实是一种有效的 TLR4 激动剂可促进树突状细胞 (DCs) 的成熟。多糖衍生物作为肿瘤纳米疫苗的佐剂发表于ACS Nano杂志 (IF15) 的一篇研究性成果成功通过计算辅助策略设计了一种多糖衍生物作为肿瘤纳米疫苗的佐剂以激发高效的抗原特异性抗肿瘤免疫反应[3]。作者以 TLR4 为假定受体通过分子对接和分子动力学模拟对包含 34 种菊粉衍生物的预筛选库进行了全面评估。最终筛选出一种新的衍生物——苯甲酰化菊粉 (InBz) 作为最有前景的 TLR4 激动剂。进一步通过构建包裹模型抗原卵清蛋白 (OVA) 的 InBz 纳米颗粒来评估 InBz 的佐剂效应。图 2.设计示意图[3]。体外实验表明InBz-OVA 纳米颗粒能有效激活 TLR4 信号通路促进树突状细胞成熟从而增强抗原递送和呈递。体内实验表明InBz-OVA 纳米颗粒的性能优于市售铝基佐剂能诱导产生高滴度的抗体诱导抗原特异性细胞毒性 T 淋巴细胞并在小鼠模型中实现显著的肿瘤抑制。图 3.InBz-OVA 纳米颗粒的体内外机制示意图[3]。Section.03基于多糖的药物递送基于多糖的递送系统因具有优异的生物相容性、来源广泛、生物安全性高、成本低及易于功能化修饰等多种优势在制药领域受到了广泛关注。基于多糖纳米凝胶的药物递送透明质酸 (HA) 是一种天然多糖因其优异的生物相容性和对大多数癌症类型中过度表达的 CD44 分子的天然亲和力被广泛用于构建靶向肿瘤的纳米载体。发表于Carbohydrate Polymers杂志 (IF12) 的一篇研究性成果将氯喹 (Chloroquine, CQ) 共载于透明质酸 (Hyaluronan, HA) 多糖纳米凝胶极大地提高了化疗药物顺铂 (Cisplatin, Cis) 的胞内递送效率可高效实现三阴性乳腺癌的靶向药物共递送[4]。图 4.将氯喹 (CQ) 共载入 HA 纳米凝胶可有效促进顺铂的细胞内递送[4]。顺铂与 HA 的配位形成纳米凝胶同时可共包封 CQ (HA/Cis/CQ 纳米凝胶) 。与顺铂负载的 HA 纳米凝胶 (HA/Cis) 相比HA/Cis/CQ 显著促进了顺铂的溶酶体逃逸并增强了三阴性乳腺癌模型中的肿瘤抑制作用。机制研究表明CQ 的共递送不仅诱导溶酶体膜通透还抑制了溶酶体吞噬作用这些因素共同导致溶酶体不稳定并促进顺铂逃逸。与自由的顺铂和紫杉醇联合使用相比这种 HA/Cis/CQ 纳米凝胶毒性较低表明 HA 纳米载体在增强顺铂向肿瘤靶向治疗递送方面具有良好的前景。此外有研究表明通过将抗癌药物与透明质酸偶联可以提高药物在肿瘤组织中的富集能力并减少正常组织毒性[5]。海藻酸钠、葡聚糖以及纤维素衍生物等也被用于构建缓释微球、水凝胶以及纳米颗粒实现药物的持续释放。Section.04小结当然除医药领域外多糖在食品、化妆品、农业以及生物材料领域同样具有广泛应用。总体而言多糖已经从传统天然提取物逐渐发展为集药物、材料和功能食品于一体的重要生物资源。随着绿色制造和生物经济的发展多糖产业未来具有广阔的发展空间。参考文献[1] Pan L, et al. Development of marine organisms derived carbohydrate-based drugs: From bioactivity to clinical translation. Glycoscience Therapy, 2026.[2] Xu J, et al. From nature to clinic: Lessons from successfully marketed polysaccharide drugs. Carbohydrate Polymers, 2026.[3] Cui Z, et al. In Silico-Guided Discovery of Polysaccharide Derivatives as Adjuvants in Nanoparticle Vaccines for Cancer Immunotherapy. ACS Nano. 2025 Jan 21;19(2):2099-2116.[4] Gao M, et al. Hyaluronan nanogel co-loaded with chloroquine to enhance intracellular cisplatin delivery through lysosomal permeabilization and lysophagy inhibition. Carbohydr Polym. 2024 Jan 1;323:121415.[5] Iaconisi GN, et al. Hyaluronic Acid: A Powerful Biomolecule with Wide-Ranging Applications-A Comprehensive Review. Int J Mol Sci. 2023 Jun 18; 24(12):10296.
