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为探究 Bf-B 对胰腺癌的抑制作用及机制,研究人员经多实验发现其可抑制 AURKA/PLK1 通路,或成胰腺癌治疗新药物。
胰腺癌治疗困境催生新探索
胰腺癌,因其高发病率和死亡率,被称为 “癌症之王”。2020 年,全球约 49.6 万例胰腺癌患者,近 46.6 万人因此离世,在欧洲,它更是癌症相关死亡的第三大主因。当前,胰腺癌的综合治疗手段,如手术、化疗、放疗、靶向治疗和免疫治疗虽不断发展,但患者生存率仍未得到显著提升。
细胞周期检查点在维持细胞正常分裂、防止 DNA 损伤和复制错误方面至关重要。一旦其功能异常,细胞可能会不受控制地增殖,进而引发癌症。Aurora 激酶 A(AURKA )和 Polo 样激酶 1(PLK1)属于丝氨酸 / 苏氨酸激酶家族,参与细胞分裂过程,它们的异常表达与多种肿瘤的发生发展密切相关,成为癌症研究和治疗的关键靶点。
瑞香狼毒(Daphne giraldii Nitsche)是一种具有药用价值的植物,其含有的黄酮类化合物已被证实对多种恶性肿瘤有抗癌活性,但对胰腺癌的抗癌活性及潜在药理机制尚不明确。在此背景下,大连医科大学等机构的研究人员开展研究,致力于探寻治疗胰腺癌的新策略和新药物,相关成果发表在《Cancer Cell International》。
多技术助力研究推进
研究人员运用了多种关键技术方法。通过生物信息学分析,从 The Cancer Genome Atlas(TCGA)数据门户获取 RNA-seq 数据及临床信息,筛选胰腺癌差异表达基因(DEGs);利用药物靶点预测数据库 PharmMapper 预测 Broussoflavonol B (Bf-B )的潜在靶点,并通过 Venn 图分析重叠基因,确定关键靶点。分子对接技术则用于探究 Bf-B 与靶点的结合能力,以评估其潜在作用机制。在细胞实验方面,采用 CCK8、克隆形成、划痕愈合、Transwell 迁移等多种实验评估细胞活力、增殖、迁移能力;运用流式细胞术、Hoechst 染色分析细胞周期分布和凋亡;通过蛋白质免疫印迹(Western blot)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)检测相关蛋白和基因表达。动物实验中,构建 BALB/C 裸鼠异种移植模型,评估 Bf-B 的体内抗癌效果,并利用免疫组化、免疫荧光等技术检测相关蛋白表达。
研究结果:Bf-B 展现强大抗癌潜力
黄酮类化合物结构 - 活性关系 :研究人员对 25 种黄酮类化合物进行筛选,发现含异戊烯基结构的化合物对 PANC-1 胰腺癌细胞有较强抑制作用。异戊烯基数量与抗胰腺癌活性呈负相关,其位置也显著影响活性,同时,3' 位甲氧基对维持活性至关重要。Bf-B 因特定的功能基团排列(6 和 8 位异戊烯基、3 位甲氧基),展现出最强的抗胰腺癌活性。
关键靶点确定 :经生物信息学分析,AURKA、PLK1 和 MET 可能是 Bf-B 抑制胰腺癌进展的关键靶点。这些基因在胰腺癌肿瘤组织中高表达,且与患者疾病分期和预后相关,高表达会增加患者死亡风险。
分子对接及蛋白表达影响 :分子对接显示,Bf-B 与 AURKA、PLK1 的结合亲和力强于特定抑制剂,虽与 MET 结合亲和力稍弱,但也形成了稳定的氢键网络。实验证实,Bf-B 能显著降低 PANC-1 和 BXPC-3 细胞中 AURKA 和 PLK1 的蛋白和 RNA 表达,对 C-MET 蛋白表达无明显影响。
对细胞增殖和迁移的抑制作用 :CCK8 和克隆形成实验表明,Bf-B 能剂量依赖性地抑制 PANC-1 和 BXPC-3 细胞的活力和克隆形成能力。划痕愈合和 Transwell 迁移实验显示,Bf-B 可有效抑制这两种细胞的迁移。
诱导细胞周期阻滞 :基因集富集分析提示 AURKA、PLK1 和 MET 与细胞周期相关。流式细胞术分析发现,Bf-B 处理后,PANC-1 和 BXPC-3 细胞在 S 期的比例显著增加。qPCR 和 Western blot 结果显示,Bf-B 能降低细胞周期检查点激酶 ATR、CHK1、CDC25C 及细胞周期蛋白 B1(Cyclin B1)/ 细胞周期蛋白依赖性激酶 1(CDK1)的表达,影响细胞周期进程。
诱导细胞凋亡 :Hoechst 33342 和 Annexin V-FITC/PI 细胞凋亡实验表明,Bf-B 可浓度依赖性地诱导 PANC-1 和 BXPC-3 细胞凋亡。Western blot 检测发现,随着 Bf-B 浓度增加,细胞中 P53 蛋白表达下降,但磷酸化 P53(PP53)和 P21 蛋白表达显著增加。
体内抗癌效果 :在裸鼠异种移植模型中,Bf-B 能显著抑制肿瘤生长,且与吉西他滨联合使用时抑制效果更显著。同时,Bf-B 对裸鼠主要器官无明显毒性,安全性良好。免疫组化和免疫荧光分析显示,Bf-B 可抑制肿瘤组织中 AURKA、PLK1 和 Ki67 的表达,诱导 DNA 损伤。
对相关通路的影响 :研究发现,Bf-B 直接作用于 AURKA 和 PLK1,抑制 ATR/CHK1/CDC25C 通路。联合使用 AURKA 和 PLK1 抑制剂与 Bf-B,能显著降低细胞周期检查点蛋白和细胞周期激酶的表达,增强对细胞周期的抑制作用。
研究结论与意义:开启胰腺癌治疗新篇章
本研究表明,Bf-B 是一种对胰腺癌具有强大活性的黄酮类化合物,其化学结构中异戊烯基的位置和数量对疗效起着关键作用。研究确定 AURKA 和 PLK1 为关键药物靶点,证实 Bf-B 通过抑制 AURKA 和 PLK1,下调 ATR/CHK1/CDC25C 检查点通路和 Cyclin B1/CDK1,在体内外发挥抗肿瘤作用。这一研究成果为胰腺癌的治疗提供了新的潜在药物,Bf-B 有望成为更安全、有效的胰腺癌治疗选择,尤其在与现有化疗药物联合使用时,可能增强治疗效果,且降低对正常细胞的损伤。然而,研究也存在局限性,如 Bf-B 与细胞周期检查点 ATM/CHK2 的关系及对凋亡的影响还需进一步探索。未来,随着研究的深入,Bf-B 或许能为胰腺癌患者带来新的希望,改善他们的治疗现状和生活质量。
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