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为解决肺癌治疗难题,研究人员探究鹰爪豆素(Texasin)对肺癌细胞作用,发现其可抑制肺癌,极具治疗潜力。
肺癌,这一全球健康的 “头号杀手”,正以惊人的速度夺走人们的生命。据美国癌症协会估计,2024 年全球新增癌症病例约 2001140 例,其中肺癌相关死亡约占癌症总死亡的 20% 。非小细胞肺癌(NSCLC)作为肺癌的主要类型,约占所有肺癌病例的 85%。多数 NSCLC 患者早期症状隐匿,确诊时往往已至晚期,手术治疗效果不佳,预后较差。以顺铂为基础的化疗虽为晚期肺癌一线治疗方案,但铂类药物的显著毒副作用使得许多患者难以从中获益。此外,针对 KRAS 突变(约占肺腺癌病例的 25 - 30%)的肺癌治疗,因 KRAS 蛋白表面缺乏传统小分子药物结合位点及突变亚型高度异质性,面临重重挑战。
在这样的困境下,扬州大学附属苏北人民医院的研究人员将目光投向了传统中药。鹰爪豆素(Texasin)是从传统中药金雀儿(Caragana jubata)中提取的成分,金雀儿在古代医书中就有用于治疗咳嗽、呼吸虚弱及解毒的记载,目前临床也用于肺癌等肿瘤治疗,但其主要活性成分鹰爪豆素对肺癌的作用此前尚未有研究报道。为了探究鹰爪豆素对肺癌的影响,研究人员开展了一系列实验,并将研究成果发表在《BMC Cancer》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。细胞实验方面,运用细胞计数试剂盒 - 8(CCK - 8)、EdU 细胞增殖实验、划痕愈合实验、Transwell 实验等检测细胞的增殖、迁移和侵袭能力;通过蛋白质免疫印迹、免疫荧光等技术检测相关蛋白表达;利用 β - 半乳糖苷酶染色、流式细胞术分析细胞衰老和细胞周期分布。动物实验则构建了肺癌荷瘤小鼠模型,进行小动物体内成像和免疫组化分析。同时,对 A549 细胞进行转录组测序,以探究鹰爪豆素抑制肺癌的潜在机制。
研究结果如下:
- 鹰爪豆素抑制肺癌细胞活力且低毒:CCK - 8 实验表明,鹰爪豆素对肺癌细胞(H1299 和 A549)的增殖具有显著抑制作用,且呈剂量和时间依赖性,而对正常肺胚胎细胞 MRC - 5 无明显毒性。Calcein/PI 染色实验也证实,高浓度(80μM)鹰爪豆素不会诱导肿瘤细胞死亡,而阳性对照药物顺铂(DDP,20μM)则导致大量细胞死亡。
- 抑制肺癌细胞增殖能力:EdU 实验显示,经鹰爪豆素处理 48 小时后,肺癌细胞中分裂细胞的比例显著下降,同时肺癌细胞增殖标记物 PCNA 的蛋白丰度也明显降低。
- 抑制肺癌细胞迁移和侵袭:划痕愈合实验和 Transwell 实验结果表明,经鹰爪豆素处理 24 小时后,肺癌细胞的迁移和侵袭能力显著降低。在划痕愈合实验中,H1299 和 A549 细胞的伤口愈合率均大幅下降;Transwell 实验中,穿过滤膜的 H1299 和 A549 细胞数量明显减少。
- 通过促进细胞衰老和细胞周期阻滞抑制肺癌:转录组测序及 KEGG 分析发现,鹰爪豆素显著调节细胞衰老和细胞周期相关基因。实验证实,经鹰爪豆素处理 48 小时后,肺癌细胞中 β - 半乳糖苷酶活性显著增加,肿瘤抑制蛋白 RB 表达上调,同时细胞周期中 G1期分布增加,S 期分布减少。
- 诱导肺癌细胞保护性自噬:研究发现,鹰爪豆素处理后,H1299 和 A549 细胞中 LC3B 蛋白大量积累,表明自噬体增多。通过 RFP - GFP - LC3B 报告系统进一步研究发现,鹰爪豆素处理后多数自噬体与溶酶体融合完成自噬流。当使用自噬抑制剂氯喹(CQ)阻断自噬时,细胞活力进一步下降,且细胞发生凋亡,说明鹰爪豆素诱导的自噬是肺癌细胞对药物的适应性保护反应。
- 抑制体内肺癌进程:肺癌荷瘤小鼠模型实验显示,与阳性对照药物 DDP 相比,鹰爪豆素治疗后肿瘤体积减小,肿瘤荧光强度降低,肿瘤重量显著减轻,且小鼠体重无明显变化。肿瘤免疫组化分析表明,鹰爪豆素处理后 Ki67 表达下降,自噬相关标记物 LC3B 增加,P62 减少,说明鹰爪豆素显著影响自噬水平。
研究结论和讨论部分指出,鹰爪豆素对肺癌具有显著的抑制活性,且对正常肺胚胎细胞毒性较低。其可能通过促进细胞衰老和细胞周期阻滞,诱导保护性自噬等机制抑制非小细胞肺癌的生长和侵袭。鹰爪豆素对携带 KRAS 突变的 A549 细胞仍有抑制作用,这为 KRAS 突变型肺癌的治疗提供了新的希望。不过,鹰爪豆素的作用靶点尚不明确,后续研究可进一步揭示其生物学靶点,以更好地解释其抑制肺癌细胞增殖的具体原因。总体而言,该研究为肺癌治疗提供了一种极具潜力的新型化合物,有望推动肺癌治疗领域的发展,为众多肺癌患者带来新的曙光。