关键词:
天然产物
抗肿瘤
吴茱萸碱
葡萄糖转运体
蛋白靶向降解嵌合体
靶标鉴定
摘要:
在抗肿瘤新药研发过程中,天然产物(NPs)是生物活性分子的重要来源。然而,大部分天然产物的抗肿瘤活性偏弱,理化性质一般,靶点不够明确,阻碍了其进一步的临床开发。芸香科植物吴茱萸是我国的一种传统中药,表现出多种生物活性,如抗肿瘤、抗炎、减肥、免疫抑制等,然而由于其活性较弱,并未受到研究者的广泛关注。3-氟-10-羟基吴茱萸碱(Evo-1)是课题组前期研究发现的高活性先导化合物,对多种肿瘤细胞株均表现出优异的抑制活性。初步的作用机制研究表明其可作用于拓扑异构酶I(Top1)和拓扑异构酶II(Top2),并可显著引起肿瘤细胞的凋亡及阻滞细胞周期于G2/M期,表现出良好的研究前景。然而该类衍生物的进一步开发仍然受到以下问题的限制:(1)水溶性差;(2)选择性不高,对正常细胞也具有一定的杀伤作用;(3)作用机制和作用靶标不明确;(4)体内抗肿瘤活性有限。针对上述科学问题,本论文开展了高体内活性的吴茱萸碱衍生物的设计研究,研究内容主要包括以下两个方面:
1、吴茱萸碱葡萄糖偶联物的设计,合成与生物活性评价
在前期课题组发现高活性衍生物3-氟-10羟基吴茱萸碱(Evo-1)的基础上,通过引入GLUT1靶向配体葡萄糖分子,设计合成了一系列吴茱萸碱葡萄糖偶联物,并获得高活性偶联物B16。与母体化合物Evo-1相比,偶联物B16的水溶性提升明显。此外,通过选择性靶向具有高水平GLUT1的肿瘤细胞,偶联物B16对正常细胞的毒性也有所降低。作用机制研究初步表明,偶联物B16表现出双重的Top1/Top2抑制活性,并可以显著诱导肿瘤细胞凋亡及阻滞细胞周期于G2/M期。此外,偶联物B16在裸鼠HCT116异种移植瘤模型中表现出较好的抑制活性,与母体化合物(TGI=51%)相比,表现出更为优秀的体内抗肿瘤活性(TGI=82%)和更低的正常器官毒性。本研究表明靶向GLUT1是增强吴茱萸碱衍生物体内药效的有效策略,偶联物B16是一个具有良好开发前景的抗肿瘤先导化合物。
2、吴茱萸碱PROTAC衍生物的抗肿瘤生物活性评价
近年来,蛋白降解靶向嵌合技术(PROTAC)的出现为药物研发工作者提供了新的研发思路,基于此,课题组前期提出基于PROTAC策略结合定量蛋白质组学分析及亲和力测试的方法来鉴定天然产物作用靶标的新方法,并成功利用该策略得到了天然产物吴茱萸碱的作用靶点。本研究首先采用细胞生物学方法对其RNA核酸外切酶4(REXO4)作用靶点进行了验证,随后针对高活性的EVO-PROTAC分子开展活性研究,发现了一类活性更优、毒性更低的PROTAC分子。本研究表明,天然产物的PROTAC衍生化为天然产物的靶标鉴定及成药性提升提供了一种有效的研究策略。