[论文解读] Direct quantification of brown algae-derived fucoidans in human plasma by a fluorescent probe assay

Ulrich Warttinger, Christina Giese+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2016

Seaweed-derived Bioactive Compounds参考文献 24被引用 7

一句话总结

本研究建立了一种直接、无蛋白的荧光探针检测法，利用肝素红试剂定量人血浆中的褐藻来源硫酸多糖。通过适配标准肝素检测方法，该方法可在0.5–20 µg/mL浓度范围内可靠地定量来自海丝藻（Fucus vesiculosus）、巨藻（Macrocystis pyrifera）和裙带菜（Undaria pinnatifida）的硫酸多糖，基质干扰最小，个体间变异可接受。

ABSTRACT

Fucoidan is a generic term for a class of fucose rich, structurally diverse sulfated polysaccharides that are found in brown algae and other marine organisms. Depending on the species from which the fucoidan is extracted, a wide variety of biological activities including antitumor, antiinflammatory, immune-modulating, antiviral, antibacterial and pro- and anticoagulant activities has been described. Fucoidans have the advantage of low toxicity and oral bioavailibiity and are viable drug candidates, preclinical and pilot clinical trials show promising results. The availability of robust assays, in particular for analysing the blood levels of fucoidan, is a fundamental requirement for pharmacokinetic analysis in drug development projects. This contribution describes the application of a commercially availbale, protein-free fluorescent probe assay (Heparin Red) for the direct quantification of several fucoidans (from Fucus vesiculosus, Macrocystis pyrifera, and Undaria pinnatifida) in human plasma. By only minor adapation of the established protocol for heparin detection, a concentration range 0,5 to 20 microgram per mL fucoidan can be addressed. A preliminary analysis of matrix effects suggests acceptable interindividual variability and no interference by endogeneous chondroitin sulfate. This study identifies the Heparin Red assay as a simple, time-saving mix-and-read method for the quantification of fucoidans in human plasma.

研究动机与目标

• 开发一种稳健、直接的血浆硫酸多糖定量方法，以支持药代动力学研究。
• 评估肝素红荧光探针检测法在硫酸多糖结构多样性背景下的适用性。
• 评估血浆内源性糖胺聚糖（如硫酸软骨素）的基质效应和干扰。
• 建立一种简单、省时、可直接加样检测的检测方法，适用于临床和临床前硫酸多糖研究。

提出的方法

• 将原本专用于肝素检测的商业肝素红荧光探针检测法，适配用于硫酸多糖检测。
• 采用无蛋白检测体系，以最大限度减少血浆蛋白的干扰。
• 使用来自海丝藻（Fucus vesiculosus）、巨藻（Macrocystis pyrifera）和裙带菜（Undaria pinnatifida）的硫酸多糖标准品制备标准曲线。
• 通过向已知浓度硫酸多糖加标的人血浆样品中测量荧光强度，以确定回收率和精密度。
• 通过比较缓冲液与血浆基质中的标准曲线，评估基质效应，并评估个体间变异。
• 利用对照血浆样品评估内源性硫酸软骨素的干扰。

实验结果

研究问题

• RQ1 肝素红检测法能否可靠地适配用于人血浆中多种硫酸多糖的直接定量？
• RQ2 该检测法在血浆基质中对硫酸多糖的线性动态范围和灵敏度如何？
• RQ3 血浆内源性成分（如硫酸软骨素）对硫酸多糖检测的干扰程度如何？
• RQ4 血浆中个体间变异对硫酸多糖定量重现性的影响有多大？
• RQ5 该检测法是否适用于临床和临床前研究中的高通量药代动力学研究？

主要发现

• 肝素红检测法成功实现了对三种褐藻来源硫酸多糖（海丝藻、巨藻和裙带菜）在人血浆中的定量，线性动态范围为0.5至20 µg/mL。
• 观察到极小的基质效应，表明血浆成分对检测响应无显著干扰。
• 血浆样品的个体间变异在可接受范围内，支持不同供体间定量结果的可重现性。
• 未检测到内源性硫酸软骨素（一种常见血浆糖胺聚糖）的显著干扰。
• 该检测法表现出高重复性，且无需样品预处理，可实现简单、省时的“加样即测”工作流程。
• 该方法适用于人血浆中硫酸多糖的直接、准确、高通量定量，支持药物研发中的药代动力学评估。