多信号通路报告基因和活体荧光示踪技术在研究中药抗肿瘤转移作用中的应用

众所周知，和原位增殖相比转移才是恶性肿瘤致死的主要原因，临床分析结果越来越多的指出，相较线性转移模型，平行散播模型更接近肿瘤发生发展的实际情况。该结论提示我们，单纯以线性转移模型（即抗细胞增殖）为主而设计的肿瘤药物存在很大的局限性。抗肿瘤转移和增殖的同步结合，将更有助于控制恶性肿瘤的发展。本研究以中医整体观的思路出发，在肿瘤平行散播模型指导下，采用分泌型Gaussia Luciferase报告基因，针对与肿瘤发展密切相关的ERK，HIF1α，NFκB等8条信号通路，构建指示多信号通路的报告基因活细胞模型，用于全面评价19个来源于中药的单体成分的抗肿瘤转移作用，从中发现3个具有良好抗肿瘤转移前景的单体成分，为了进一步评价它们的体内抗肿瘤作用，我们建立了小鼠4T1-Luc（荧光素酶示踪）乳腺癌转移模型。最终，结合体内试验结果和报告基因结果的指示，我们将对其抗肿瘤的机理进行深入的研究。

肿瘤转移是恶性肿瘤致命的关键因素。肿瘤转移的过程复杂而难以预测，多个系统和多种通路参与了转移的整个过程，现有研究多集中于单靶点或通道水平，而缺乏对多种靶点和信号通路同时协调变化的研究。本研究通过动物模型、药物干预、分子生物学、多信号通路报告基因平台和活体荧光示踪等技术，研究了20余个中药及其单体对多个肿瘤及肿瘤转移模型的影响，发现中药对小鼠结肠癌、乳腺癌的增殖和转移表现出3种不同的作用模式：1. 直接抑制肿瘤细胞增殖和异体接种瘤体的原位生长；2. 对原位肿瘤增殖的抑制作用影响较小，但对肿瘤血管新生现象抑制明显；3. 对原位肿瘤增殖的抑制作用影响较小，但明显抑制小鼠乳腺癌的肺转移率。此外通过对MAPK/ERK、MAPK/JNK、Wnt、Notch、Cell Cycle/pRb-E2F、NFκB、Myc/Max以及Hypoxia 等8条信号通路报告基因活化程度的研究发现：1. 中药单体千金藤素（CEP）、原人参二醇皂苷元（PPD）主要通过抑制MAPK/ERK 和NFκB信号通路起到抑制结肠癌增殖的作用。动物模型的实验结果显示，两者均能抑制HCT116结肠癌细胞的体内外增殖，促进肿瘤组织坏死。2. 粉防己碱通过抑制MAPK/ERK 和NFκB信号通路起到抑制小鼠4T1乳腺癌血管新生和降低肺转移率的作用。3. 中药有效组分CUA通过抑制多条肿瘤相关的信号通路，主要包括Wnt, Cell cycle, NFκB, Hypoxia和MAPK/ERK，有效抑制小鼠乳腺癌的体内和体外增殖作用和在体肺转移率。4. 雷公藤甲素对4T1小鼠乳腺癌模型小鼠有一定的抗肿瘤增殖作用，并对4T1乳腺癌转移模型小鼠的肺部转移有一定的抑制作用，其机制可能与通过抑制ER磷酸化有关。5. 研究还发现，肿瘤的恶性程度还与肿瘤细胞的分化程度有关，而以Protopine为代表的中药单体成分能显著的影响肿瘤细胞的分化。综上所述，课题组的研究结果表明，多信号通路报告基因平台和活体荧光示踪技术联合用于研究中药抗肿瘤转移的作用能起到更全面、直观的指示作用，有助于加深认识中药及其单体成分在肿瘤增殖、分化、血管新生和转移过程中发挥的不同作用。以MAPK/ERK为代表的通路能预示药物的抗肿瘤增殖作用，而以Hypoxia为代表的通路能反映药物体内抗肿瘤转移的作用，这一发现将有助于中药的抗肿瘤机理研究、新药开发及临床应用。