Brasilamide E衍生物C1050抗肿瘤活性及作用机制的初步研究

发布时间：2020-05-08 11:14

【摘要】：天然产物(NPs)具有化学结构丰富多样且生物活性广泛的特点,是现代药物开发的重要宝藏。然而,基于NPs的药物发现充满了挑战。除了面临最大程度地获取多样性单体结构的诸多难题外,缺乏恰当的高通量筛选(HTS)方法以及对NP分子机制及其靶标的认识不足极大地阻碍了NP药物的发现与临床转化。近年来,各类组学和生物信息学技术的快速发展以及以高内涵分析为代表的药物筛选技术能力的日益完善,极大地加快了NP特征的识别速度,为高效的NP药物发现提供了新的契机。C1050是车永胜研究员根据元宝槭内生真菌Paraconiothyrium brasiliense发酵产物中发现的一个新倍半萜类化合物(XY172)的结构,改构优化后获得的全新结构化合物。初步的细胞实验发现,该化合物不仅保持了XY172的肿瘤细胞选择性,还具有更强的抗肿瘤活性。为了进一步明确化合物C1050的抗肿瘤活性及选择性,为其进一步研发提供依据,本课题首先采用MTT和CCK8法在24株贴壁肿瘤细胞(包括2株不同来源HeLa和HepG2、3株不同来源的MCF7以及HO8910等实体瘤细胞)、2株血液肿瘤细胞(K562和HL-60)及2株正常细胞(HUVEC和NIH3T3)上,对化合物C1050和XY172的抗肿瘤活性进行筛查;其次,采用SRB法在化合物敏感细胞及其相关的7株细胞(HeLa-ATCC、HeLa-自存、HepG2-自存、HepG2-ATCC、C-33A、BEL7402、PLC/PRF/5)上进行了抗肿瘤活性的确证;并通过肿瘤细胞集落形成和3D肿瘤球实验进一步评价了C1050的体外抗肿瘤活性。在此基础上,分别采用高内涵分析(HCA)、流式细胞术(FCM)、转录组测序、qRT-PCR及Western blot等方法,从细胞表型谱特征和分子机制两个层次系统地筛查和研究了化合物C1050的抗肿瘤作用机制。获得以下实验结果:1.化合物C1050浓度依赖地抑制4株肿瘤细胞HeLa-ATCC、HepG2-自存、HO8910及MCF7-自存1的活性和增殖,IC_(50)值分别为0.64、0.93、3.26、4.33μM。在50?M对其它22株肿瘤细胞(包括相同背景不同来源实体肿瘤以及血液肿瘤细胞)抑制活性均小于40%(7株细胞小于20%),对正常细胞的抑制活性均小于10%。C1050的抗肿瘤活性强于其先导物XY172约7-15倍,但具有类似的肿瘤细胞的选择性;2.化合物C1050浓度依赖地抑制HeLa-ATCC和HepG2-自存细胞集落形成,抑制HeLa-ATCC肿瘤细胞球的生长;3.化合物C1050浓度依赖地诱导Caspase依赖的HeLa-ATCC细胞凋亡;其诱导的肿瘤细胞死亡不受程序性坏死抑制剂Necrostatin-1,细胞自噬阻滞剂羟氯喹(HCQ)所影响;4.细胞毒表型、细胞骨架表型和细胞周期分析显示,化合物C1050浓度依赖地增加HeLa-ATCC细胞核膜通透性(NMP)(0.1-30?M);降低细胞存活数量,改变细胞核形态,降低线粒体膜电位(MMP)(0.3-30?M);诱导细胞S期阻滞(1-3?M);使微丝和微管含量增加,张力微丝增粗,胞体增大,微管在核周聚集(3-30?M);14个肿瘤相关的信号通路和5个细胞应激反应通路筛查显示,C1050仅在3?M浓度下抑制EGFR通路激活,最大抑制率约50%,而对其它通路无影响;5.转录组测序的GO分析显示,C1050处理HeLa-ATCC细胞6-12 h,时间依赖地上调未折叠蛋白反应和内质网应激相关的mRNA;作用24 h,细胞核糖体功能基因显著上调,有丝分裂及微管细胞骨架相关基因显著下调。在HepG2-自存细胞上结果类似。qRT-PCR验证证明,内质网应激相关基因DDIT3、CTH、ATF3、FGF21、CHAC1表达水平升高。6.Western blot分析显示,C1050时间依赖地(0.5,1,2,6,12 h)升高p-PERK和CHOP蛋白的表达量,而IRE1α、p-IRE1α、PERK和ATF4蛋白的表达量随时间增加呈先升高后降低的趋势,表明C1050激活内质网应激介导的凋亡相关的通路。综合以上实验结果可以得出以下结论:全新结构化合物C1050具有特异的HeLa肿瘤细胞的选择性及体外抗HeLa肿瘤活性;C1050抗肿瘤作用可能是通过诱发内质网应激PERK-ATF4-CHOP通路的激活,诱发caspase依赖的细胞凋亡实现的。NMP增加,MMP降低可能参与了C1050诱导的肿瘤细胞凋亡。本研究为化合物C1050的进一步开发提供了理论依据和实验基础。
【图文】：

半合成,抗肿瘤药物,拓扑异构酶,来源

%是非常确定仅属于化学合成的小分子外，其来源产物及其衍生物和模拟 NP 的半合成产物物合成的化合物占 19%（图 1）；而用于癌症中，NP 来源药物或基于天然产物改造的衍生些抗肿瘤药物[4, 9]包括微生物来源的 DNA 裂解剂二环肽放线菌素 D，拓扑异构酶 II 抑制剂罗米地辛（romidepsin）；来自植物的微管蛋白拓扑异构酶 I 抑制剂喜树碱及其水溶性半合成制剂依托泊苷（鬼臼毒素相关的半合成剂），macetaxine mepesuccinate），软海绵来源的艾）。此外，一些具有极强细胞毒的 NPs 包括海兔毒素，作为抗体-药物偶联物（ADC）中性递送的目的。可以看出，这些抗肿瘤药物瘤作用机制。NPs 在抗肿瘤药物中具有不可或 NP 作为新药开发的起点是开发新型治疗药物

路线图,路线图,研究技术

研究技术路线图
【学位授予单位】：军事科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R96

【相似文献】