蔡   超

博士

教授

硕士生导师

科  室：

糖工程平台

办公电话：

0532-82032030

电子邮箱：     caic@ouc.edu.cn

联系地址：

山东省青岛市鱼山路5号威廉希尔A303 266003

研究方向：

1. 海洋来源和糖胺聚糖类特征寡糖的化学及酶法合成研究

2. 基于海洋活性多糖的糖聚合物合成研究

3. 海洋糖类药物研发

个人简介

主要从事化学与酶法定向合成海洋来源糖类化合物和糖胺聚糖类寡糖，开发新颖的糖聚合物合成方法并应用于活性多糖模拟物的制备，特征糖类化合物的活性评价及糖类药物研发工作。近年来在Chem. Rev., Nat. Chem. Biol., ACS Macro Lett., Biomacromolecules等杂志发表SCI论文50余篇。主持国家自然科学基金、山东省重点研发计划以及参与国家重点研发计划、国家重大新药创制等多项国家及省部级课题。

教育背景

2007.09~2011.01

中国科学院生态环境研究中心

环境科学

博士

2004.09~2007.06

山东大学化学院

有机化学

硕士

2000.09~2004.06

山东大学环境科学与工程学院

环境工程

学士

工作经历

2020.8~今

中国海洋大学 威廉希尔

教授

2014.12~2020.8

中国海洋大学 威廉希尔

副教授

2011.01~2014.12

美国伦斯勒理工学院

博士后/研究助理

学术兼职

《Current  Organic Chemistry》编委 (IF = 2.193)

《合成化学》编委

中国药学会会员

中国化学会会员

承担课程

有机化学（本科生课程）

糖工程与糖药物学（研究生课程）

研究进展

糖胺聚糖（GAGs）是一类线性多糖，由硫酸化的二糖重复单元组成，参与多种生命过程。乙酰肝素酶是一种内源性β-D-葡萄糖醛酸苷酶，在人类肿瘤细胞和特定组织（例如哺乳动物的胎盘）中高水平表达。乙酰肝素酶与多种生长因子的激活有关，这些因子在导致组织修复、细胞粘附、生长、增殖和分化、癌症血管生成和炎症等相关疾病中发挥着重要作用。最近，我们课题组通过正交脱保护化学合成了区域选择性硫酸化的半乳糖胺衍生物，并基于开环易位聚合（ROMP）和后修饰策略生成了系列糖聚合物。具有多种硫酸化模式的半乳糖胺聚合物显示出对乙酰肝素酶的显着抑制作用，其中含有3,4,6-O-硫酸化的GalNAc的糖聚合物能够有效抑制乙酰肝素酶活性以及肿瘤细胞的增殖。在此基础上，具有肿瘤靶向作用的iRGD肽通过末端功能修饰引入。流式细胞术和共聚焦显微镜结果显示，末端功能化的糖聚合物，可以有效进入HeLa细胞并抑制参与肿瘤细胞增殖的信号通路。这些发现有利于推动针对特定肿瘤靶向疗法的新型糖模拟物药物开发。

本课题组通过自由基聚合（FRP）与化学酶法合成联用技术，首次建立了高效制备结构明确的HS聚合物的反应体系，获得了系列侧链长度可控和不同硫酸化修饰的HS聚合物。采用表面等离子体共振（SPR）技术，研究了HS 糖聚合物与晚期糖基化终产物受体（RAGE）的相互作用，发现全硫酸化的HS三糖聚合物与RAGE 蛋白具有最强的结合活性，其KD值为0.3 nM，具有开发成RAGE蛋白拮抗剂的潜力。

代表性成果

代表性论文

1.     Lin  Pan^#, Chao Cai^#,  Chanjuan Liu, Di Liu, Guoyun Li, Robert J. Linhardt, Guangli Yu*. Recent progress and advanced technology in  carbohydrate-based drug development. Curr. Opin. Biotech.2021,  69, 191-198.

2.     Xinru Li, Chao Cai*, Depeng Wang, Ping Zhang and Guangli Yu. Recent advances in the chemical synthesis of  marine acidic carbohydrates. Curr. Org. Chem.,  2021, 25, 1-12.

3.     Chendong Yang^#, Lei Gao^#,  Meng Shao, Chao Cai*, Lihao Wang, Yifan Chen, Jianghua Li, Fei Fan, Yubing  Han, Ming Liu*, Robert J. Linhardt and Guangli Yu*. End-functionalisedglycopolymers as glycosaminoglycan mimetics inhibit  HeLa cell proliferation. Polym. Chem., 2020, 11, 4714-4722.

4.     Xueliang Wang, Zimei  Yang, Xu Xu, Hao Jiang*, Chao Cai*, Guangli Yu*. Odd-numbered agaro-oligosaccharides alleviate type 2 diabetes mellitus  and related colonic microbiota dysbiosis in mice. Carbohyd. Polym., 2020, 240, 116261.

5.     Jia  Li, Feifei Gu, Chao  Cai*, Minghua Hu, Luodi  Fan, Jiejie Hao*, Guangli  Yu*. Purification, structural characterization, and immunomodulatory activity  of the polysaccharides from Ganoderma lucidum. Int. J. Biol. Macromol., 2020, 143，806-813.

6.     Jianghua Li^#, Yang Zhang^#,  Chao Cai^#*, Xiaozhi Rong, Meng Shao, Jiarui  Li, Chendong Yang, Guangli  Yu*. Collaborative assembly of doxorubicin and galactosyl diblockglycopolymer for targeted delivery of  hepatocellular carcinoma. Biomater. Sci., 2020, 8, 189–200.

7.     Jun  Li, Chao Cai*, Lihao  Wang, Chendong Yang, Hao Jiang, Miaomiao  Li, Ding Xu, Guoyun Li, Chunxia  Li, Guangli Yu*. Chemoenzymatic synthesis of  heparan sulfate mimetic glycopolymers and their  interactions with the receptor for advanced glycation end-product. ACS Macro Lett.,2019, 8, 1570-1574.

8.     Fei  Fan, Ping Zhang, Lihao Wang, Tiantian  Sun, Chao Cai*, Guangli Yu*. Synthesis and properties of functional glycomimetics through click grafting of fucose onto  chondroitin sulfates. Biomacromolecules,  2019, 20, 3798-3808.

9.     Jun  Li, Jiarui Li, Tiantian  Sun, Chao Cai*, Meng Shao, Guangli Yu*. Concise chemoenzymatic synthesis of heparan  sulfate analogues as potent BACE-1 inhibitors. Carbohyd. Polym.,2019, 217, 232-239.

10.   Jun  Li, Chao Cai*, Chendong  Yang, Jianghua Li, Tiantian  Sun, Guangli Yu. Recent advances in pharmaceutical  potential of brown algal polysaccharides and their derivatives. Curr. Pharm. Design, 2019, 25, 1290-1311.

11.   Jia  Li, Chao Cai*, Mengmeng  Zheng, Jiejie Hao, Ya  Wang, Minghua Hu, Luodi  Fan, Guangli Yu*. Alkaline extraction, structural  characterization, and bioactivities of (1→6)-β-d-glucan from Lentinus  edodes. Molecules,2019, 24, 1610.

12.   Brady  F. Cress, Ujjwal Bhaskar, Deepika Vaidyanathan, Asher Williams, Chao Cai, Xinyue  Liu, Li Fu, Vandhana M-Chari, Fuming Zhang, Shaker  A. Mousa, Jonathan S. Dordick, Mattheos  A. G. Koffas, Robert J. Linhardt*.  Heavy heparin: a stable isotope‐enriched, chemoenzymatically‐synthesized, poly‐component drug. Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 5962 –5966.

13.   Fei  Fan, Chao Cai*, Wei Wang, Lei Gao,  Jun Li, Jia Li, Feifei Gu, Tiantian  Sun, Jianghua Li, Chunxia  Li, and Guangli Yu*. Synthesis of fucoidan-mimetic glycopolymers with well-defined sulfation patterns via  emulsion ring-opening metathesis polymerization. ACS Macro Lett.,2018,  7, 330-335.

14.   Lihao Wang, Fei Fan, Haotian Wu, Lei Gao, Ping Zhang, Tiantian  Sun, Chendong Yang, Guangli  Yu, Chao Cai*. Effect of anomeric  configuration on stereocontrolledα-glycosylation of  L-Fucose. Synlett,2018,  29, 2701-2706.

15.   Jianghua Li, Chao Cai*, Jiarui Li, Jun Li, Jia Li, Tiantian Sun, Lihao Wang, Haotian Wu, Guangli Yu.  Chitosan-based nanomaterials for drug delivery. Molecules,2018, 23, 2661.

16.   Fei  Fan, Chao Cai*, Lei Gao, Jun Li,  Ping Zhang, Guoyun Li, Chunxia  Li, and Guangli Yu*. Microwave-assisted synthesis  of glycopolymers by ring-opening metathesis  polymerization (ROMP) in an emulsion system. Polym. Chem.,2017, 8, 6709-6719.

17.   Lang  Ding, Xindi Shan, Xiaoliang  Zhao, Hualian Zha, Xiaoyu  Chen, Jianjun Wang, Chao Cai*, Xiaojiang Wang, Guoyun Li, Jiejie Hao, Guangli Yu*. Spongy bilayer dressing composed of  chitosan-Ag nanoparticles and chitosan-Bletilla striata polysaccharide for  wound healing applications. Carbohydr. Polym.,2017,  157, 1538-1547.

18.   Angeles  Farrán, Chao Cai, Manuel  Sandoval, Yongmei Xu, Jian Liu, María J. Hernáiz*, and Robert J. Linhardt*. Green  solvents in carbohydrate chemistry: from raw materials to fine chemicals. Chem. Rev.,2015, 115, 6811-6853.

加入海大之前的代表性论文

1.     SashkaDimitrievska,  Chao Cai, Amanda Weyers, Jenna L.  Balestrini, Tylee Lin, Sumati  Sundaram, Go Hatachi, David A. Spiegel, Themis R. Kyriakides, Jianjun Miao, Guoyun Li, Laura E. Niklason,  Robert J. Linhardt*. Click-coated, heparinized,  decellularized vascular grafts. Acta Biomater.,  2015, 13, 177-187.

2.     Chao Cai, Demetria M. Dickinson, Lingyun Li, Sayaka Masuko, Matt  Suflita, Victor Schultz, Shawn D. Nelson, Ujjwal  Bhaskar, Jian Liu & Robert J. Linhardt*. Fluorous-assisted chemoenzymatic synthesis of heparan  sulfate oligosaccharides. Org. Lett.,2014, 16, 2240-2243.

3.     Yongmei Xu, Chao Cai, KasemsiriChandarajoti,  Po-Hung Hsieh, Lingyun Li, Truong Q. Pham, Erica M.  Sparkenbaugh, Juzheng  Sheng, Nigel S. Key, RafalPawlinski,  Edward N. Harris, Robert J. Linhardt* and Jian  Liu*. Homogeneous low-molecular-weight heparins with reversible anticoagulant  activity. Nat. Chem. Biol.,2014, 10, 248-250.

4.     Chao Cai, Lingyun  Li, Cate Harvey, Jian Liu, Robert J. Linhardt*.  Towards the chemoenzymatic synthesis of heparan sulfate oligosaccharides:  Oxidative cleavage of p-nitrophenyl group with ceric ammonium salts. Tetrahedron Lett.,2013, 54, 4471-4474.

5.   Chao Cai, Kristi Edgar, Jian Liu,  Robert J. Linhardt*. Preparation and application of  a “clickable” acceptor for enzymatic  synthesis of heparin oligosaccharides. Carbohyd. Res.,2013, 372, 30-34.

6.    Chao Cai,  Kemal Solakyildirim, Bo Yang, Julie M. Beaudet,  Amanda Weyers, Robert J. Linhardt, Fuming Zhang*.  Semi-synthesis of chondroitin sulfate-E from chondroitin sulfate-A. Carbohyd. Polym., 2011,  87, 822-829.

7.     Chao Cai,  Jun Liu, Yuguo Du* and Robert J. Linhardt. Stereoselective total  synthesis of (−)-Cleistenolide. J. Org. Chem., 2010, 75, 5754-5756. 

出版著作

1.    Chao Cai, Jun Li, Fei Fan, Guoyun Li,  Chunxia Li, Guangli Yu.  Synthesis of marine polysaccharides/oligosaccharides and their derivatives  (Chapter 12), Royal Society of Chemistry, 2019, Wanyi Guan, Lei Li, Peng George Wang, Synthetic Glycomes.

     专利

     已授权

     1.     蔡超，于广利，凡飞，李国云. 聚降冰片烯骨架糖聚合物的制备方法及其在岩藻聚糖硫酸酯模拟物合成中的应用，2020.03.27. 中国，201810126793.X.

      2.     李国云, 李芹英, 于广利, 蔡超, 郝杰杰, 蒋昊. 一种岩藻糖化硫酸软骨素FCShm及其制备方法和应用, 2019.12.05, 中国, 201710564187.1.

      3.     于广利, 李芹英, 李国云, 尚庆森, 赵小亮, 蔡超, 郝杰杰. 一种高硫酸化硫酸角质素及其制备方法和应用,  2019.09.03, 中国, 201611102103.4.

     4.     于广利, 赵小亮, 李国云, 蔡超.一种透明质酸奇数寡糖单体及其制备方法, 2018.04.03, 中国, 201510921459.X.

     5.     于广利, 张晓, 李国云, 蔡超, 李芹英. 一种低抗凝肝素、其低聚糖及其制备方法和在制备抗阿尔兹海默症的药物中的应用, 2017.11.01, 中国, 201510933082.X.

    获奖

     1.     蔡超 (3/8),  猪肠粘膜活性成分的制备、质控体系的构建及产业化开发应用，山东省科技进步二等奖，2019.

    项目课题

1.     国家青年科学基金项目，21602212，硫酸乙酰肝素寡糖的高效合成及与RAGE相互作用研究，2017/01-2019/12，主持。

2.     山东省重点研发计划，2017GSF221002，抗凝血药物磺达肝癸钠及其类似物合成的关键技术研究，2017/07-2019/06，主持。

3.     山东省自然科学基金，ZR2016BB02，含核心五糖肝素寡糖的化学酶法合成，2016/11-2018/11，主持。

4.     青岛市源头创新计划，17-1-1-63-jch，岩藻糖基化海参硫酸软骨素的模拟仿生合成与抗瘤栓活性研究，2017/05-2019/04，主持。

5.     国家重点研发计划，2018YFC0310900，深海动植物药物先导化合物高效挖掘与候选药物成药性研究，2018/08-2021/12，参与。

6.     重大新药创制专项，2018ZX09735004，海洋生物来源化合物库建设，2018/01-2020/12，参与。