基于PXR/CYP3A4通路的中药丹参活性成分在肿瘤化疗中"增效减毒"的协同效应及其机理研究

More and more components of Chinese herbs have been applied for chemotherapy widely. Due to the combination of herbs and drugs, it is urgent necessary to assess and clarify the "efficacy enhancing and toxicity reducing" of herbs to drugs from herb-drug interaction. Human cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) mediated by regnane X receptor (PXR) is one of the key mechanisms in the interaction of anti-cancer drugs, it is also one of the key mechanisms of synergic anti-cancer effect of CHM. Our previous study found that tanshinone IIA, the main active anti-cancer component in Danshen, had synergic anti-tumour effect with adriamycin towards HepG2 cell line, the action involved PXR/CYP3A4 signaling pathway. On the basis of our previous study, the current study aims to employ median effect analysis to evaluate the synergic anti-cancer effect of tanshinone IIA and adriamycin in more cell lines; secondly, to explore their interaction mechanisms of positive interaction via PXR/CYP3A4 signaling pathway in genetic transcription activity, the level of gene and protein expression etc.; furthermore, to validate the above effects and mechanisms in the established humanized PXR/CYP3A4 animal model; finally, to further investigate the molecular structure feature, binding activity and binding pattern with target protein using our established and optimized technical platform of pharmacophore, quantitative structure-activity relationship (QSAR) and molecular docking algorithm etc. Thus this study will clarify the synergic effect and molecular mechanisms of tanshinone IIA and adriamycin, provide a new approach to study the "efficacy enhancing and toxicity reducing" of herbs to drugs from herb-drug interaction, which will benefit to the combined use of CHM and WM in clinical chemotherapy.

许多中药活性成分已被广泛联合西药应用于临床抗肿瘤，但联合用药涉及复杂的药物相互作用，从药物相互作用角度评价及探讨中药对化疗西药的"增效减毒"效应及其机理，具有迫切的和现实的临床意义。由PXR介导的CYP3A4途径是抗肿瘤药物相互作用的关键机制之一。我们前期研究发现丹参部分活性成分（丹参酮IIA）与阿霉素对HepG2有协同抗肿瘤作用，且涉及该通路。本项目拟在此基础上，继续应用中效原理，在更多的肿瘤类型上评价两药的协同效应；从基因转录活性、基因及蛋白表达水平等，探讨其通过PXR/CYP3A4通路产生正性效应的机制；并且，利用人源化动物模型进行体内确证以解决该通路的种属差异；最后，利用我们已构建并优化，基于药效团、QSAR、分子对接等的技术平台，明确其相互作用的分子结合模式。本项目对研究中药"增效减毒"开创了新的思路，为临床中西药的联合应用提供了更多的依据。

中药抗肿瘤的优势在于其对化疗西药的“增效减毒”，但是，联合用药涉及复杂的药物相互作用，本项目从药物相互作用的角度，系统评价及探讨了中药活性成分对传统化疗西药的“增效减毒”效应及其机理。. 首先，我们根据计划，在多种肿瘤类型上，包括人肝母细胞瘤细胞株HepG2、人多发性骨髓瘤细胞株RPMI8226、人结肠癌细胞LS174T、人非小细胞肺癌A549及PC9等，利用中效原理，对丹参酮IIA与阿霉素的协同抗肿瘤效应进行系统的评价，发现两药在不同的肿瘤细胞株上，其合用效应存在相当大的差异，并且与两药的合用剂量密切相关；然后，利用荧光酶报告基因、实时定量PCR、Western blot及细胞免疫组化等技术，对上述药物协同对相关信号通路的基因转录活性、基因表达及蛋白表达的影响进行系统的探讨，结果发现，两药的联合应用，对PXR/CYP3A4通路存在明显的影响：诱导CYP3A4酶活性以及PXR、CYP3A4mRNA的表达，通过诱导PXR蛋白从而上调CYP3A4蛋白表达水平；同时，通过虚拟计算技术，我们还探讨了两药在不同的靶标蛋白的活性口袋中的结合模式，所涉及的相互作用方式及可能的氨基酸残基，另一方面，通过虚拟计算，我们还筛选发现了众多潜在的靶标蛋白，并通过分子生物学实验进行了反复的验证；最后，利用动物模型，通过计算q值评价合用效应，观察肝肾功能，脏器指数等，评价“减毒”效应，从而对上述药物在体内的协同效应进行系统的评价，结果发现，两药合用，依然在体内存在与体外实验相一致的协同，并且，其对PXR/CYP3A4通路及相关信号通路的影响，也与体外实验的结果相一致。在此技术平台构建的基础上，我们另外发现了另一个中药活性成分苦参碱与顺铂的联合应用效应，在初步的体外实验中，显示出更加理想的结果，我们正在利用该技术平台，进行进一步的研究。. 因此，在本项目中，我们通过对中药活性成分丹参酮IIA与阿霉素联合应用的系统研究，一方面，明确了两药的协同效应及其机理，另一方面，构建了一个可供借鉴的技术研究平台，为研究中药对化疗西药“增效减毒”效应及其机理提供了参考的范例。