三种植物中基于PI3K抑制的化学成分发现及抗肿瘤作用研究

The PI3K-Akt-mTOR pathway is one of a key signal transduction system that regulates cell life activities. It is usually abnormally activated in many cancers. This makes the pathway to become a hot target in anticancer therapy, of which PI3K inhibitor cause greater concern. In the preliminary study, we have discovered that extracts of Tricalysia dubia, T. mollissima, and Croton crassifolius exhibited significant PI3K inhibiting activity, and at the same time inhibited the proliferation of several cancer cell lines. Furthermore, the ent-kaurane diterpenoids isolated from T. dubia inhibited the PI3K-Akt-mTOR pathway, arrested cell cycle at G0/G1 phase, and induced apoptosis. Based on the above results, the aims of the present projectare listed as follows: a) To separate the extracts of the above three plants under the guidance of PI3K inhibiting assay and rapidly obtain the bioactive metabolitesand analogs. b) To assay and analyze the PI3K inhibiting activity and anti-cancer activity of the active compounds, find out the most potent one, and draw the structure-activity relationship of them. c) To test the anticancer activity of the active compounds in vitro and in vivo, to investigate their effects on the PI3K-Akt-mTOR pathway, and to clarify their mechanism of action on apoptosis. The results of this project will make basis for the discovery of new anticancer drugs.

PI3K-Akt-mTOR途径是调控细胞生命活动的重要信号转导通路之一，在多种肿瘤中被异常激活。这使得该通路成为抗肿瘤药物研究热点，其中PI3K抑制剂类药物研发备受关注。前期发现狗骨柴、云南狗骨柴和鸡骨香的提取物可显著抑制PI3K活性，并抑制肿瘤细胞增殖，进一步从狗骨柴中得到的对映-贝壳杉烷型二萜可以抑制PI3K-Akt-mTOR通路，并将肿瘤细胞阻滞在G0/G1期，诱导细胞凋亡。本项目拟在前期的基础上，继续以PI3K抑制活性为指导，对这三种植物进行深入发掘，阐明其抗肿瘤活性的物质基础。全面筛选所得化合物的PI3K抑制活性以及抗肿瘤细胞增殖活性，获得较强活性的目标分子并总结构效关系。开展活性化合物通过抑制PI3K-Akt-mTOR通路诱导细胞凋亡的作用机制研究以及体内药效评价，为新型PI3K抑制剂类抗肿瘤药物的发现奠定基础。

PI3K-AKt-mTOR通路抑制剂的研究是发现高选择性抗肿瘤药物的重要途径之一。本项目首次对采自中国云南的狗骨柴和云南狗骨柴进行了化学成分研究，发现了一批具有良好抗肿瘤活性的对映-贝壳杉烷型二萜类化合物，具有PI3K抑制活性，通过PI3K-AKt-mTOR通路抑制肿瘤细胞增殖。这对两种药用植物的药理阐明具有重要意义，为该类二萜化合物的深入靶点作用机制研究和后续的结构修饰提供了参考。本项目对采自云南的夹竹桃科大萼鹿角藤植物的化学成分进行了系统研究，发现了一批C21甾体及其糖苷类化合物。对采自广西的鸡骨香根进行了化学成分研究，发现了一批二萜类化合物。虽然很多化合物没有呈现出预期的抗肿瘤活性，但是这些化学工作为植物分类学等研究提供了基础。本项目合成了一批具有荧光的吡唑啉衍生物，筛选结果显示具有很好的抗肿瘤活性，进一步的作用机制研究发现该类化合物可以分布在溶酶体，作为m-TOR抑制剂，从而诱发细胞自噬，并导致细胞周期阻滞在G0/G1期。这为该类化合物的药物研究以及后续的合成修饰提供了很好的先导化合物。