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为寻找选择性作用于肿瘤细胞的物质,研究人员开展了在肿瘤细胞与非肿瘤细胞共培养体系中进行表型筛选的研究。结果发现化合物 STOCK7S - 36520 和 STOCK7S - 47016 是新型多激酶抑制剂,对部分细胞系有选择性细胞毒性,这为抗癌药物研发提供了新方向。
在癌症治疗领域,一直以来都面临着一个棘手的问题:如何找到一种既能有效杀死肿瘤细胞,又不会对正常细胞造成过多伤害的药物呢?传统的抗癌药物往往 “杀敌一千,自损八百”,在攻击肿瘤细胞的同时,也会给患者带来各种严重的副作用,影响患者的生活质量和康复效果。随着对癌症发生机制研究的深入,人们发现许多蛋白质激酶在肿瘤细胞的生长、增殖和分化过程中起着关键作用,它们的异常激活或表达变化是肿瘤发生的重要驱动因素。因此,以激酶为靶点开发抗癌药物成为了热门研究方向。
在这样的背景下,莫斯科国立大学化学系和别洛泽尔斯基物理化学生物学研究所等机构的研究人员,决定开展一项旨在寻找选择性作用于肿瘤细胞物质的研究。他们期望通过研究,能够找到具有高选择性细胞毒性的化合物,为抗癌药物的研发开辟新的道路。该研究成果发表在《Doklady Biochemistry and Biophysics》上。
研究人员为了实现这一目标,采用了多种关键技术方法。首先,他们进行了细胞培养,培养了多种人源细胞系,包括肿瘤细胞系和非肿瘤细胞系。然后,利用荧光共培养细胞毒性测试(FCCT)筛选化合物,通过检测荧光强度来确定细胞存活数量,以此评估化合物的细胞毒性和选择性。此外,还运用 MTT 法进一步测定化合物对不同细胞系的细胞毒性,同时借助流式细胞术分析细胞死亡机制,并使用相关服务预测化合物可能的激酶靶点,进行激酶抑制实验。
研究人员首先对化合物进行筛选。在肿瘤细胞与非肿瘤细胞共培养体系中运用 FCCT 测试筛选化合物,评估其作用选择性。发现化合物 STOCK7S - 36520 在部分稀释度下,对与非肿瘤成纤维细胞 VA13_Kat 共培养的肺肿瘤细胞 A549'_EGFP 以及与非肿瘤细胞 MCF10A_Kat 共培养的乳腺肿瘤细胞 MCF7'_EGFP,表现出选择性细胞毒性。进一步研究其结构,发现该化合物含有可能与激酶抑制相关的结构片段。基于此,研究人员构建了一个包含 95 种化合物的小型文库进行研究,其中 STOCK7S - 47016 在筛选中表现出最高的细胞毒性选择性。
接着,研究人员对筛选出的化合物进行细胞毒性分析。对在共培养筛选中表现突出的 8 种化合物,在单一培养体系中进行细胞毒性检测,使用 MTT 法测定其对多种细胞系的细胞毒性。结果发现,原始分子 STOCK7S - 36520 和化合物 STOCK7S - 47016 对肿瘤细胞系和非肿瘤成纤维细胞模型作用的选择性较低,且主要体现在对 A549 肺癌细胞上。对 STOCK7S - 47016 进行细胞死亡(坏死 / 凋亡)检测,发现它可诱导 A549 细胞凋亡。并且,这两种化合物对快速分裂的 HEK293T 细胞更具杀伤力。
随后,研究人员扩大细胞系范围分析化合物选择性。研究发现,与 VA13 细胞相比,用 STOCK7S - 36520 和 STOCK7S - 47016 处理 PC3 细胞时,PC3 细胞在低得多的浓度下就会死亡。这两种化合物对不同细胞系的活性谱有所不同,例如,HCT116 细胞对 STOCK7S - 36520 较为敏感,MDA - MB - 231 细胞对 STOCK7S - 47016 较为敏感。
最后,研究人员探究化合物作用机制。研究两种化合物对 6 种假定分子靶点激酶活性的影响,发现它们都能抑制酪蛋白激酶 CK1d 活性超过 50%,STOCK7S - 47016 对 GCK 激酶(MAP4K2)的抑制率更是高达 86%。根据生物活性预测服务数据及已知同系物数据,推测这些化合物对细胞的作用是多靶点的。
综上所述,研究人员发现化合物 STOCK7S - 36520 和 STOCK7S - 47016 是新型多激酶抑制剂,在乳腺肿瘤细胞 MCF7 与非肿瘤细胞 MCF10A 共培养体系中表现出选择性细胞毒性。STOCK7S - 47016 对 GCK 激酶的抑制活性最高,达 84%。并且,这些化合物对快速生长的细胞系具有显著选择性,如 STOCK7S - 36520 对前列腺肿瘤细胞系 PC3 的选择性指数相较于非肿瘤成纤维细胞模型 VA13 高达 29 倍。这一研究成果为抗癌药物的研发提供了新的候选化合物,为后续深入研究激酶抑制剂在癌症治疗中的应用奠定了重要基础,有望推动抗癌药物领域的进一步发展,为癌症患者带来新的希望。