扁柏双黄酮衍生物治疗乳腺癌的作用机制研究

Breast cancer occurs in malignant breast epithelial tissue. The incidence of breast cancer ranks firstly among female cancer patients in worldwide. Metastatic breast cancer is a principle cause of female mortality and in clinical treatment failure. Unfortunately, there is currently no effective therapy to control the recurrence and metastasis of breast cancer. Therefore the development of new therapies and chemotherapy drugs of efficiency and low toxicity is essential. In our previous study, 60 new compounds were designed and synthesized based on the structure of hinokiflavone which is a natural product. By in vitro experiments, one compound (named WG020) which can effectively inhibit the proliferation of breast cancer cells and has a good inhibitory activity for matrix metalloproteinase -9 (MMP-9) (IC50 = 0.89μM ) was screened out. Further studies showed that WG020 can induce apoptosis, inhibit migration and invasion of breast cancer in vitro. On the basis of obtained results, difference proteomics technology, bioinformatics and other methods will be used to investigate the molecular mechanisms of WG020. The successful completion of this study will provide an important basis for new natural product on the treatment of breast cancer.

乳腺癌是发生在乳腺上皮组织的恶性肿瘤，其发病率居全球女性癌症患者首位。转移性乳腺癌是临床治疗失败和致死的主要原因。然而，目前还没有可以控制乳腺癌复发和转移的治疗方案。因此，寻找新的高效低毒，具有抑制乳腺癌转移作用的化疗药物及新疗法迫在眉睫。本课题组前期以天然产物扁柏双黄酮为先导结构，通过组合化学和点击化学手段，快速合成了60个扁柏双黄酮衍生物。通过体外细胞实验，筛选出一种扁柏双黄酮衍生物WG020能有效抑制多种乳腺癌细胞的增殖活力，同时对基质金属蛋白酶-9（MMP-9）具有较好的抑制活性（IC50=0.61μM）。进一步研究发现WG020可诱导乳腺癌细胞凋亡和抑制其迁移和侵袭等。在此基础上，本研究拟采用差异蛋白组学技术、生物信息学等方法探讨扁柏双黄酮衍生物WG020体内外抗乳腺癌活性、诱导肿瘤细胞凋亡及抑制迁移和侵袭等分子机制。本研究为新型天然产物用于治疗乳腺癌的研究提供实验基础和新思路。

本课题组前期通过微波结合离子液体提取和工业化逆流色谱分离技术从中药石上柏中制备得到扁柏双黄酮，以扁柏双黄酮为先导结构，通过组合化学和点击化学手段，快速合成了60个扁柏双黄酮衍生物。通过体外细胞实验，筛选出一种扁柏双黄酮衍生物WG020能有效抑制多种乳腺癌细胞的增殖活力。我们发现WG020通过抑制MDA-MB-231（IC50=18.5 μM）和4T1（IC50=21.0 μM）两种乳腺癌细胞增殖，诱导癌细胞凋亡，显著抑制癌细胞转移和侵袭从而具有抗肿瘤作用。通过蛋白质印迹分析表明其凋亡的发生与裂解的caspases-3和Bax的激活，Bcl-2的下调有关。并经RT-PCR验证WG020是通过调控MMP-9相关信号通路而发挥抗乳腺癌的作用。体内药效结果显示，WG020不同剂量组均能够抑制荷瘤小鼠4T1乳腺癌细胞生长，且抑瘤率具有剂量依赖性。WG020 50mg/kg的给药剂量可显著抑制乳腺癌的肺转移。同时，WG020通过降低转移相关蛋白MMP-2， MMP-9的表达从而抑制乳腺癌细胞的转移与侵袭。并且WG020有可能通过降低MDSCs的数量来增强抗肿瘤免疫效应，从而抑制肿瘤细胞的生长和转移。WG020表现出抗肿瘤活性同时在小鼠模型中没有明显的毒性。基于双黄酮化合物具有抗乳腺癌的作用，我们又发现了WG020可显著抑制多种黑色素瘤细胞增长，阻止黑色素瘤细胞迁移和侵袭及降低MMP-9和MMP-2的表达，并且WG020增强了活性氧（ROS）和明显降低线粒体膜电位。也发现了扁柏双黄酮除抑制多种结直肠癌细胞外，可抑制肿瘤细胞转移促进肿瘤细胞凋亡，通过构建小鼠CT26结肠癌移植瘤模型，扁柏双黄酮（50 mg/kg）减少肿瘤的增殖和转移并诱导细胞凋亡,也可通过ROS介导线粒体内在途径促进肿瘤细胞凋亡。. 以上结果表明，WG020可作为乳腺癌生长和转移的治疗剂，本研究为新型天然产物用于治疗乳腺癌的研究提供实验基础和新思路。共发表13篇文章，其中SCI收录7篇，授权2项国家发明专利。