《Biological Procedures Online》:Bio-SS-TS as a Targeted Antitumor Drug Exerts an Anti-Liver Cancer Effect by Enhancing Mitochondria-Dependent Apoptosis
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为解决肝癌靶向治疗难题,研究人员开展了 Bio-SS-TS 作为靶向抗肿瘤药物治疗肝癌的研究。结果显示,Bio-SS-TS 可增强线粒体依赖的细胞凋亡,抑制肝癌细胞增殖和肿瘤生长且无明显毒性,为肝癌靶向治疗提供了新候选药物。
肝癌是全球范围内癌症相关死亡的主要原因之一,在中国尤其高发,患者临床结局差、生存率低。目前常规治疗手段虽有一定效果,但仍需要新的治疗靶点和药物。此前研究发现蒲公英提取物
Taraxasterol(TS)具有抗癌活性,可诱导肝癌细胞凋亡、抑制增殖,但它存在溶解度低、细胞摄取差等问题,限制了其在体内的抗癌能力。
为了改善 TS 的治疗效果,新乡医学院的研究人员开展了一项关于新型化合物 Bio-SS-TS 的研究。研究发现,Bio-SS-TS 能够有效抑制肝癌细胞增殖、诱导细胞凋亡,在体内显著抑制肝癌生长且无明显毒性,这为肝癌的靶向治疗提供了新的候选药物,有望改善肝癌患者的治疗现状。该研究成果发表在《Biological Procedures Online》杂志上。
研究人员开展研究时用到的主要关键技术方法包括:化学合成技术,用于合成 Bio-SS-TS;细胞实验技术,如使用 Cell Counting Kit-8(CCK-8)法检测细胞活力、进行细胞周期和凋亡检测等;动物实验技术,构建小鼠皮下肿瘤模型评估药物疗效;免疫组化(IHC)和蛋白质免疫印迹(Western Blot)技术,检测相关蛋白表达。
研究结果如下:
- Bio-SS-TS 抑制肝癌细胞增殖:通过 CCK-8 实验和集落形成实验发现,20μM 的 Bio-SS-TS 能显著抑制 HepG2 和 Huh7 肝癌细胞的增殖,且抑制效果呈时间依赖性,与 TS 相当。
- Bio-SS-TS 调节肝癌细胞周期进程:利用流式细胞术分析细胞周期,发现 Bio-SS-TS 处理后的 HepG2 和 Huh7 细胞在 G1期的比例增加,S 期和 G2期的比例减少。同时,Western Blot 检测显示,Bio-SS-TS 处理后细胞周期相关蛋白 Cyclin D1 的表达显著降低,表明 Bio-SS-TS 抑制肝癌细胞增殖。
- Bio-SS-TS 诱导肝癌细胞凋亡:采用 Annexin V-FITC/PI 双染法结合流式细胞术检测,发现 20μM 的 Bio-SS-TS 处理 72 小时后,HepG2 和 Huh7 细胞的凋亡率显著增加,说明 Bio-SS-TS 可通过诱导细胞凋亡降低肝癌细胞活力。
- Bio-SS-TS 抑制小鼠肝癌生长:在小鼠皮下肿瘤模型实验中,Bio-SS-TS 与 TS 一样,显著减小了肿瘤体积和重量。Western Blot 分析显示,处理后的肿瘤组织中凋亡相关蛋白 Bax 和 caspase-3 的表达增加,增殖标记物 Ki-67 的染色强度降低,且 Bio-SS-TS 还增加了肿瘤组织中 CD4+和 CD8+ T 淋巴细胞的浸润,表明 Bio-SS-TS 在体内通过诱导细胞凋亡和抑制细胞增殖来抑制肝癌生长。
- Bio-SS-TS 体内无毒性:对昆明小鼠给予不同剂量(2.5 - 20mg/kg)的 Bio-SS-TS 后,小鼠体重无明显变化,主要组织和器官的 H&E 染色以及血液生化指标(ALT、AST、BUN 和 SCR)检测结果表明,Bio-SS-TS 对肝脏、肾脏、心脏、大脑和肺等器官无明显影响,证明其在体内应用较为安全。
- Bio-SS-TS 诱导肝癌细胞线粒体损伤:通过透射电子显微镜观察发现,20μM 的 Bio-SS-TS 处理 72 小时后,HepG2 细胞的线粒体出现形态改变,如拉长或呈哑铃状,膜结构受损、融合。利用荧光显微镜结合 JC-1 标记和流式细胞术检测发现,Bio-SS-TS 处理后的 HepG2 和 Huh7 细胞线粒体膜电位降低,说明 Bio-SS-TS 破坏了线粒体膜的完整性。
- Bio-SS-TS 降低细胞内 GSH 和 ROS 水平:研究发现,肝癌细胞的细胞内 GSH 水平高于正常肝细胞,而 Bio-SS-TS 处理后,HepG2 和 Huh7 细胞内的 GSH 水平显著降低。同时,Bio-SS-TS 处理后的细胞内 ROS 水平明显升高,且 Western Blot 检测显示,凋亡相关蛋白 Bax、caspase-3 和细胞色素 c 的表达增加。
研究结论和讨论部分指出,Bio-SS-TS 通过破坏线粒体依赖的细胞凋亡抑制肿瘤生长,是一种有效的肝癌靶向治疗候选药物。其优化的结构使其在体内相对安全,且独特的作用机制可能与增加 ROS 生成、降低细胞内 GSH 水平有关。与 TS 相比,Bio-SS-TS 在诱导肝癌细胞凋亡方面表现更优,可能得益于生物素分子改善的靶向效果。该研究揭示了 Bio-SS-TS 发挥抗癌作用的新机制,为其临床应用奠定了基础,但仍需进一步探索其对糖代谢的影响,以拓宽药物的治疗潜力。
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