基于PI3Kγ抑制作用的黎药——五指山参中杜松烷型倍半萜类抗肝癌活性成分及其构效关系研究

PI3K (phosphatidylinositol 3-kinase) has much higher expression in tumor cells than in normal cells. Active PI3K can accelerate tumor-cell transfer and anti-drug, additionally this signal also promotes formation of tumor new vessels. Therefore, the research of PI3K as drug targets has been paid so much attention to the treatment of cancer. Cadinane sesquiterpenoids are one of an effective inhibitor of PI3K, which have caused extensive concern of international chemists and pharmacologists. Preliminary studies suggest Abelmoschus Sagittifolius extracts have significant anti liver cancer in vivo and in vitro. And its cadinane sesquiterpenoids have much stronger HepG-2 cytotoxic activity and the combining capacity with PI3Kγ in vitro, which suggests they may be a novel PI3Kγ inhibitor. Based on previous work, we focused on the isolation and identification of cadinane sesquiterpenoids from A.Sagittifolius, analyzing the inhibitory effects of cadinane sesquiterpenoids on PI3Kγ and the structure-activity relationship. Combining with nude-mouse transplanted tumor model, screening constituents which have effective activity and specific targets. Our research will illustrate the therapeutic basis of A.Sagittifolius, it also will provide a rationale for the development of cadinane sesquiterpenoids as an anti-hepatoma therapeutic agent.

PI3K蛋白在肿瘤细胞比正常细胞表达高，该蛋白的激活可促进肿瘤细胞的转移和耐药的发生，还可促进肿瘤新生血管的形成，以该蛋白为靶点的药物研究已成为癌症治疗的研究热点。杜松烷型倍半萜是PI3K强有效的抑制剂之一，该类化合物的研究已引起国际化学家和药学家的广泛关注。前期工作提示五指山参提取物体内外均具有显著的抗肝癌活性，且其富含的杜松烷型倍半萜类具有较强的HepG-2细胞毒活性，与PI3Kγ结合度强，且对PI3Kγ抑制活性显著，可能是该蛋白的新型抑制剂。因此，本项目拟在前期工作的基础上，系统分离鉴定五指山参中杜松烷型倍半萜类化合物，深入研究其抑制PI3Kγ的活性和抗肝癌作用，进而探讨此类倍半萜与PI3Kγ的作用规律及构效关系，并结合裸鼠移植瘤模型优选活性较强、作用靶点明确的成分，阐明五指山参抗肝癌作用的药效物质基础，为开发五指山参中杜松烷型倍半萜类成分作为抗肝癌药物提供理论依据。

PI3K信号为靶点的药物研究已成为肝癌治疗的研究热点。海南黎族草医用于治疗肝脏类疾病的药用植物资源非常丰富，从海南岛特色黎族药用资源中发现抗肝癌新药，具有巨大的研究空间和开发价值。五指山参（Abelmoschus Sagittifolius (Kurz) Merr.）为黎族草医常用黎药，抗肝癌活性显著，且富含杜松烷型倍半萜类成分，该类物质具有显著的 PI3K抑制活性，吸引国际科研工作者的广泛关注。选择抗肝癌活性显著且尚未开展研究的五指山参为研究对象，在前期已得的研究基础上，综合天然药物化学、药理学以及分子生物学等多学科先进的技术与方法针对有效部位中的杜松烷型倍半萜类化合物、体内外抗肝癌活性、PI3K作用机制和规律及其构效关系等内容研究。结果发现，五指山参丙酮提取物具有显著的体内外抗肝癌活性，并从中分离鉴定45个单体化合物，其中杜松烷型倍半萜类32个，7个为新化合物（1个新的倍半萜类型，1个新的二聚体骨架）。同时，先导化合物Acyl hibiscone B（AHB）对人肝癌细胞HepG2和HuH-7在72h的细胞毒活性的IC50值分别为0.98和1.60 μg/mL，且以剂量依赖的方式诱导HepG2细胞在G2M期的周期阻滞。AHB处理HepG2细胞24 h后，PI3K和Akt蛋白的表达受到抑制，凋亡蛋白Bcl-2相关X蛋白(Bax)表达增加，抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤蛋白-2 (Bcl-2)在下游信号通路表达减少，HepG2细胞显著凋亡。构型关系研究表明，AHB中的环应变增强了二酰基呋喃亚基固有的亲电性，促进了AHB通过活性位点赖氨酸残基的共价连接对PI3K蛋白的抑制作用。同时，完成五指山参有效部位富集工艺研究，倍半萜UV及UPLC含量测定方法的建立，制定五指山参地方药材标准1项。基本阐明五指山参抗肝癌药效物质基础，发现了具有新药开发前景的先导化合物，为杜松烷型倍半萜类化合物作为新型 PI3K抑制剂的研发提供理论依据，为靶向 PI3K的抗肝癌药物的研发提供有益参考。而且，受海南省食品药品监督管理局委托，制定《五指山参》地方药材标准，为促进海南省地方药材的产业化发展提供规程和标准，对五指山参药材的质量控制和生产提供参考和帮助，具有极其重要的产业应用价值。