吴茱萸中抗肺癌干细胞先导分子发现及作用机制研究

Lung cancer stem cells (LCSCs) are the key factor involved in lung cancer occurrence, progression, metastasis and drug resistance, and targeting lung cancer stem cells would be a new treatment for lung cancer.The aqueous extract of the fruits of Euodia rutaecarpa were evaluated for inhibitory activity against the lung cancer stem cells A549. The result revealed that the extract showed significant activity (IC50=7.8μg/ml).Two new quinolone alkaloid compounds isolated from the aqueous extract showed remarkable activity against LCSCs with IC50 values less than 4.0μM. Some fractions from the aqueous extract exhibited more potent inhibitory activities on LCSCs.. Through utilizing a drug screen model targeting lung cancer stem cells and coupled chromatography-spectroscopy techniques(such as HPLC-DAD/MS2), we aim to track the bioactive compounds (in particular the alkaloid active compounds) inhibiting the lung cancer stem cells from the fruits of Euodia rutaecarpa effectively and rapidly.Their structures including absolute configurations will be elucidated by 2D NMR, chemical modification, and computational chemistry and structure-activity relationship and regulatory mechanism inhibiting the lung cancer stem cells would be explored preliminarily. This project is expected to obtain a series of new anti-tumor lead compounds for inhibiting lung cancer stem cells, providing a theoretical basis for lung cancer treatment and drug development.

肺癌干细胞是肺癌发生、发展、转移及产生耐药的关键因素。靶向肺癌干细胞为肺癌的治疗提供了新的方案。申请人前期对吴茱萸水煎液进行了活性筛选，发现其具有显著的A549肺癌干细胞抑制活性(IC50<7.8μg/ml)。进一步活性追踪分离得到2个新的喹诺酮类生物碱，其肺癌干细胞抑制活性显著(IC50均小于4.0μM)，同时发现多个次级馏分具有更强的肺癌干细胞抑制活性。. 本项目在前期的工作基础上，以肺癌干细胞为活性追踪模型，采用HPLC-DAD/MS2等色谱/光谱联用技术，快速定向分离吴茱萸中抑制肺癌干细胞的活性成分（尤其聚焦生物碱类）；综合运用2D NMR、化学反应及计算化学等手段，确定单体化合物的平面及立体结构；同时探讨活性化合物的构效关系并进行初步作用机制研究。有望获得新型抗肺癌干细胞的先导分子，为肺癌治疗以及创新药物的开发奠定基础。

恶性肿瘤是危害人类生命和健康的重大疾病，给社会和家庭造成严重负担。天然药物已被使用很长时间，由于其安全性高、经济有效、目前是抗肿瘤药物的重要来源。近年来，中药吴茱萸由于显著抗肿瘤活性已成为研究的热点。.本项目采用硅胶、ODS、HPLC柱色谱等色谱方法及HPLC-DAD/MS2等色谱/光谱联用技术，从吴茱萸中分离并鉴定了48个化合物（生物碱类18个），其中9个为新化合物，包括2个少见的的新颖降碳倍半萜。肿瘤细胞毒活性评价表明吴茱萸生物碱类成分具有较好的抗肿瘤作用。基于荧光探针构建的单胺氧化酶A（MAO-A）活性评价体系及细胞炎症模型，探讨了吴茱萸通过抑制细胞炎症过程，促进肿瘤细胞凋亡的作用途径。结果表明吴茱萸中吴茱萸新碱显著抑制MAO-A（IC50= 19.32 μM），抑制LPS诱导的细胞炎症反应，下调iNOS。.另外，基于蛋白质酪氨酸磷酸脂酶（PTP1B）、α-葡萄糖苷酶、细菌增殖抑制实验、以及法尼醇X受体（FXR）激动活性实验等评价吴茱萸中化学成分的生物活性。结果表明（1）10-methoxygoshuyuamide-Ⅱ、goshuyuamide-Ⅱ、3-hydroxyrutaecarpine对PTP1B有抑制作用，IC50值分别为75.83±14.7、60.61±8.31和16.19±0.39 μM。（2）10-methoxygoshuyuamide-Ⅱ、goshuyuamide-Ⅱ、3-hydroxyrutaecarpine、evodiamine对α-葡萄糖苷酶有较好抑制作用，IC50值分别为23.92±0.81、22.11±2.53、8.77±0.14和16.21±1.39 μM。（3）10-methoxygoshuyuamide-Ⅱ、7-hydroxyrutaecarpine、evodiamine对蜡样芽胞杆菌有一定的抑制作用，其MIC分别为50 μM、25 μM和10 μM。（4）Evolide A对法尼醇X受体（FXR）有显著的激动作用(EC50=0.73 μM)。.本项目丰富了吴茱萸的化学成分，探讨了吴茱萸中生物碱抑制炎症因子iNOS，发挥肿瘤细胞毒性的作用途径。不仅阐明了吴茱萸的活性物质基础，还揭示了吴茱萸广泛 .的生物活性。研究成果有助于中药吴茱萸的现代化开发与应用。在本项目资助下共发表SCI论文3篇，申请国家发明专利2项，培养硕士研究生1名。