槲皮素经枯草芽孢杆菌生物转化及其抗癌活性评估：体外与计算机模拟研究 —— 解锁黄酮类化合物抗癌潜能新路径

《AMB Express》：Biotransformation of quercetin by Bacillus subtilis and anticancer activity evaluation: in vitro and in Silico

为探究能否通过微生物转化槲皮素获取新的生物活性化合物并评估其抗癌活性，开罗大学等机构的研究人员开展了相关研究。结果显示，枯草芽孢杆菌 ATCC 23,857 可将槲皮素转化为多种代谢物，其中 A7P 抗癌活性较好。该研究为开发新型抗癌药物提供了理论依据12。

　　在生命的化学舞台上，黄酮类化合物一直是备受瞩目的 “明星分子”。它们广泛存在于日常的蔬菜、水果和药用植物中，就像隐藏在食物里的宝藏，拥有着诸如抗菌、抗炎、抗癌等多种神奇功效 。然而，尽管天然黄酮类化合物潜力巨大，但如何进一步挖掘它们的价值，提升其生物活性，成为了科研人员亟待攻克的难题。与此同时，癌症，这个全球健康的 “头号杀手”，每年都无情地夺走无数生命。肺癌和结直肠癌更是其中的 “重灾区”，现有治疗手段在它们面前常常显得力不从心，急需寻找新的、更有效的抗癌药物。

在这样的背景下，来自开罗大学（Department of Pharmacognosy, Faculty of Pharmacy, Cairo University）等机构的研究人员勇敢地踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《AMB Express》上。

为了深入挖掘黄酮类化合物的抗癌潜力，研究人员将目光聚焦在了槲皮素（quercetin）上，试图借助微生物的力量，对其进行生物转化，期望获得具有更强抗癌活性的新化合物。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先是微生物培养与生物转化技术，他们选用枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）ATCC 23,857 等多种微生物菌株进行培养，在特定条件下让它们与槲皮素相互作用，实现生物转化；接着，使用液相色谱 - 电喷雾飞行时间串联质谱（LC-ESI-TOF-MS/MS）技术，对生物转化产物进行成分分析；细胞实验技术也不可或缺，利用 MTT 比色法，在肺癌 A549 细胞系和结直肠癌 Caco-2 细胞系以及正常人类皮肤成纤维细胞（hFB）系上，评估转化产物的细胞毒性；最后，通过分子对接技术，研究转化产物与磷脂酰肌醇 3 - 激酶 δ（PI3Kδ）和组织蛋白酶 B（CatB）的结合亲和力，从分子层面探索抗癌活性345。

下面来看看具体的研究结果：

• 生物转化产物分析：经过筛选，研究发现枯草芽孢杆菌 ATCC 23,857 在有氧（振荡）条件下能够高效地将槲皮素进行生物转化，24 小时内槲皮素就从培养液中完全消失。通过 LC-ESI-TOF-MS/MS 分析，鉴定出了 10 种生物转化产物，其中芹菜素 - 7-O - 戊糖苷（A7P）是主要产物，占总转化化合物的约 64%67。
• 细胞毒性评估：MTT 实验结果表明，生物转化产物（BPs）对 A549 和 Caco-2 细胞系均表现出浓度依赖性的细胞毒性，其半数抑制浓度（IC₅₀）分别为 0.78mg/ml 和 0.32mg/ml，而底物（S，含 2.33% 槲皮素的 Mueller Hinton 肉汤）对这两种细胞系的 IC₅₀分别为 1.58mg/ml 和在 Caco-2 细胞系上表现出约 35% 的毒性。在正常 hFB 细胞系中，BPs 不会显著降低细胞活力，S 甚至能增加细胞活力，显示出良好的安全性8。
• 分子对接研究：分子对接结果显示，A7P 与 PI3Kδ 和 CatB 的结合亲和力比槲皮素更高。A7P 与 PI3Kδ 结合的得分值（-7.7770kcal/mol）低于共结晶配体（DHOPC，-7.6042kcal/mol）和槲皮素（-6.1778kcal/mol） ，与 CatB 结合的得分（-6.9158kcal/mol）虽高于共结晶配体（PPA，-7.2056kcal/mol），但仍低于槲皮素（-5.9811kcal/mol），表明 A7P 可能具有更好的抗癌活性9。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。一方面，它首次利用枯草芽孢杆菌 ATCC 23,857 从槲皮素中制备出黄酮类戊糖苷，为黄酮类化合物的生物转化开辟了新途径；另一方面，研究证明了生物转化能够增强黄酮类化合物的生物活性，A7P 展现出良好的抗癌潜力，为开发新型抗癌药物提供了有价值的理论依据和潜在的药物先导化合物。不过，研究也存在一些局限性，比如需要在更多癌症细胞系上验证结果，还可运用动力学模拟和分子力学能量技术进一步验证对接结果，通过更多体外和体内实验来深入探究细胞毒性机制和生理应用。但无论如何，这项研究都为生命科学和健康医学领域的抗癌研究点亮了一盏新的明灯，激励着科研人员在探索抗癌新疗法的道路上不断前行。