基于靶向微管的八角莲双黄酮先导化合物的发现及作用机制研究

Natural compounds that target microtubules have been proven to be one of the best classes of cancer chemotherapeutic drugs in clinics to date. However, due to various side effects and multidrug resistance, the effectiveness of these agents for cancer therapy has been impaired. Thus, sustained development and discovery of microtubule targeting agents has gained increasing attention. Dysosma versipellis (Hance) as a traditional anticancer herb is famous for its antitumor activity arising from the podophyllotoxins. In our previous studies, a new type of biflavones as microtubule targeting agents were isolated from Dysosma versipellis, showing antitumor activity in vivo and in vitro. However, QSAR and their mechanism of antitumor are still unknown. In this study, the systematic separations of unidentified biflavones will be firstly carried out by counter current chromatography. Then, biocatalysis methods will be employed to increase the structural diversity. Furthermore, QSAR will be discussed and the antitumor mechanisms of the biflavones will be studied based on the molecular and cell biology techniques. The study is expected to exploit new microtubule targeting agents with reduced side effects and circumvention drug resistance.

靶向微管的天然产物是目前临床上治疗肿瘤最为有效的一类化疗药物，但多数会产生严重的副作用并使肿瘤细胞产生多药耐药性，因此，寻找新型靶向微管药物已成为抗肿瘤药物研究的热点。八角莲是一种传统抗癌中药，我们通过前期研究发现，八角莲中除具有显著抗肿瘤活性的鬼臼毒素类成分之外，还含有能够靶向微管的新型双黄酮类化合物，在体内外都具有较强的抗肿瘤效果，但其抗肿瘤作用机制还不清楚。本项目拟在前期研究的基础上，采用逆流色谱分离手段对八角莲中未知的双黄酮类化合物做进一步地发掘，并结合生物催化手段，增加双黄酮化学结构的多样性；通过QSAR明确活性基团；利用细胞生物学以及分子生物学手段阐明其抗肿瘤作用机制，为靶向微管天然先导化合物的发现及其药理活性研究提供理论基础。

靶向微管的天然产物是目前临床上治疗肿瘤最为有效的一类化疗药物，本项目旨在对一类新的靶向微管的podoverines类双黄酮类化合物进行深入地发掘并对其抗肿瘤机制进行研究。面对此类成分含量低的问题，研究采用了以逆流色谱为主的分离手段对其进行了系统地分离纯化。针对样品乳化的问题，研究选取三氟乙酸为溶剂添加剂，不仅有效地改善了乳化问题，而且在提高固定相保留的基础上提高了分离的分辨率以及进样量；针对逆流色谱分离极性窗口小的问题，研究建立了一种甲醇梯度逆流色谱新方法，在一次分离中可以实现对复杂样品的有效分离。最终，利用以逆流色谱为主的分离手段从八角莲及桃儿七中共分离得到12种podoverines类双黄酮。另外，通过对3个podoverines化合物MS/MS裂解规律的总结，利用UPLC-HRMS/MS从八角莲中识别出13种podoverines类双黄酮。利用细胞、分子生物学等手段从中发现了数个具有显著活性的先导化合物，并初步揭示了其抗肿瘤作用机制。研究表明podoverines类双黄酮可以通过诱导肿瘤细胞的凋亡而发挥抗肿瘤作用，其对肿瘤细胞的作用具有剂量依赖性；podoverines类双黄酮可以明显地抑制组蛋白表达，并且使细胞周期停滞在G2/M期；podoverines类双黄酮可以可逆性地与微管蛋白相互作用，阻碍纺锤体的形成。研究中分离、分析方法的构建为低含量天然产物的研究提供了重要的技术支持，研究的顺利完成也为探寻基于靶向微管的抗肿瘤新药的研发提供了实验依据和理论基础。