藤黄酸组织选择性抑制蛋白酶体功能在抗肿瘤治疗中的作用

Ubiquitin-proteasome system is becoming an important drug target for cancer therapy. Bortezomib as the first specific proteasome inhibitor anticancer drug has been approved by US FDA for the treatment of multiple myeloma, but chemotherapeutics including proteasome inhibitors have severe side effects due to its non cell-specific effect, suggesting the need for discovery of novel proteasome inhibitors with no or low toxicity. It has been reported in both animal tumor models and clinical trials that GA efficiently inhibits tumor growth with minimal side effects, especially with little toxicity on immune and hemopoietic system. We have found that proteasome is a proteasome inhibitor which is metabolized to an active proteasome inhibitor by CYP2E1.Therefore, GA, not like bortezomib ,would lead to cell- or tissue-specific proteasome inhibition due to the specific distribution of CYP2E1 in the cell. The aim of this study is to investigate (1) whether GA exerts anti-cancer effect via proteasome inhibition without off-targets so as to illustrate GA's anti-cancer molecular target; (2) the importance of cell- or tissue-specific proteasome inhibition mediated by GA to further understand how GA induces low or none toxicity in cancer therapy.

泛素-蛋白酶体系统已成为抗肿瘤药物的重要靶点。经美国FDA批准蛋白酶体抑制剂万可已应用于多发性骨髓瘤的治疗。但是万可以及多数目前报道的蛋白酶体抑制剂没有细胞选择性，在应用时难以避免产生一定的毒副效用。因此寻找细胞特异性强和毒副作用小的蛋白酶体抑制剂对于肿瘤的治疗具有重要价值。藤黄酸（GA）具有广泛的抗肿瘤作用，并经中国FDA批准用于临床肿瘤的治疗。在前期研究中证实，GA是一个典型的蛋白酶体抑制剂，其经过细胞内CYP2E1代谢后生成C9,C10-环氧藤黄酸发挥蛋白酶体抑制效应。由于细胞内CYP2E1水平决定了GA的蛋白酶体抑制效应，因此GA与Vel明显不同，其产生的蛋白酶体抑制具有细胞或组织特异性。本研究旨在探讨：(1)GA诱导蛋白酶体功能抑制发挥抗肿瘤效应是否具有脱靶效应,以明确GA抗肿瘤分子靶点;(2)GA介导的组织或细胞特异性蛋白酶体抑制的重要意义，以阐明GA不明显产生毒副作用的机理。

泛素-蛋白酶体系统 (UPS) 介导细胞内多种蛋白的降解，参与了细胞生命过程的调节。由于该系统的发现及其重要性，以色列及美国的三位科学家获得了2004年度诺贝尔化学奖。蛋白酶体已经成为抗肿瘤等疾病治疗的重要靶点。蛋白酶体抑制剂Velcade（Vel）经美国FDA批准已经进入临床应用于肿瘤的治疗，并取得了比较理想的治疗效果。但是由于复发、耐药的出现以及毒副作用，Vel的应用受到了限制。由于蛋白酶体普遍存在于机体的各类细胞中，许多蛋白酶体抑制剂包括Vel都是非特异性的，因而对体内蛋白酶体功能均有一定程度的抑制，由此产生毒副作用。.从研究的发现来看，发现新的特异性抑制肿瘤细胞蛋白酶体活性的抑制剂具有重要意义，将为临床应用提供更好的选择。我们的突出研究发现有：.（1）发现中药藤黄的有效提取物-藤黄酸（Gambogic acid， GA）是一个组织特异性蛋白酶体抑制剂：GA是一个前体药物，必须经过细胞内的CYP2E1代谢之后才具有抑制蛋白酶体的功能。由于CYP2E1的表达在肿瘤组织中较高而在正常组织中较低，因此GA诱导的是一种组织特异性的蛋白酶体抑制和细胞毒性作用，应用于肿瘤的治疗中将具有重要的意义。.（2）GA的应用包括：.1）GA可以有效抑制伊马替尼耐药的慢性粒细胞性白血病(CML)细胞的生长以及可以明显抑制弥漫型大B细胞淋巴瘤(DLBCL)细胞生存和诱导细胞凋亡。GA的这些效应与其引起蛋白酶体功能抑制相关。这些发现提供了重要的临床前证据，为GA将来在临床用于CML和DLBCL治疗提供重要的理论基础。.2）GA能够增强经典蛋白酶体抑制剂Vel以及钙离子通道阻断剂维拉帕米的细胞毒性，为临床药物联合应用以达到增效减毒的目的提供理论依据。.（3）扩展研究发现有：.1）发现金属化合物通过抑制蛋白酶体相关去泛素化酶（DUBs）的活性从而明显抑制肿瘤生长，这些化合物包括金诺芬（Aur）、铜离子化合物(CuPT)、铂离子化合物（PtPT）和镍离子化合物（NiPT）。DUBs抑制剂正成为肿瘤治疗研究的新热点，用于肿瘤的治疗具有重要意义。.2）金属离子化合物Aur及NiPT通过抑制DUBs从而明显抑制伊马替尼耐药的慢性粒细胞性白血病(CML)细胞生存和诱导细胞凋亡，为去泛素化酶抑制剂将来用于克服伊马替尼耐药提供很好的理论基础，具有重要应用前景。