野花椒生物碱中选择性JAK激酶抑制剂的发现及抗胃癌机制研究

Alkaloids of zanthoxylum simulans are the major anti-tumor constituents, which show significant inhibitory to gastric cancer cells (SGC-7901). With anti-gastric tumor activity by blocking JAK-STAT signal pathway, nitidine is found in the total crude alkaloids by LC-MS/MS. Besides unknown alkaloids with similar secondary MS/MS spectrum, the effective anti-tumor substances and their mechanism are still unclear. Thus, JAK kinase could be selected as the targets to screen JAK inhibitors quickly from total alkaloids of Z. simulans under the pre-optimized conditions. The potential inhibitors should be separated and purified to have structure finally determined. Considering the possible side effects of unselective JAK inhibitors, the following experiments, SRB, PCR, Western blot and Molecular docking of Auto dock analysis, will be employed to determine selective JAK inhibitors and provide evidence of anti-Gastric cancer substances and their mechanism, the success of which may give several pre-drug and pave the way for the further research and exploitation of anti-Gastric cancer drugs.

野花椒（Zanthoxylum simulans）总生物碱具有抗肿瘤活性，前期研究表明，野花椒总生物碱对胃癌（SGC-7901）具有较高增殖抑制活性，并通过LC-MS/MS，从总生物碱中检测到Nitidine(可通过阻滞JAK-STAT信号通路发挥抗胃癌作用)，以及多种二级碎裂质谱信息相似的未知化合物，因此，野花椒抗胃癌药效物质基础和机制尚不明确。本研究拟在前期的研究基础上，以JAK激酶为靶点，优化JAK超滤筛选条件，从野花椒总生物碱中快速筛选JAK抑制剂，并将分离纯化的到的化合物进行结构鉴定。考虑到JAK非选择性抑制剂的副作用，本研究将进一步结合SRB法、PCR、Western blot和Auto dock分子模拟，确定其中选择性JAK抑制剂，并对其抗胃癌活性和机制进行研究。本项目的成功研究，有助于揭示野花椒总生物碱抗胃癌的物质基础和作用机制，为抗胃癌药物的研究和开发提供先导化合物。

前期研究中，野花椒总生物碱色谱质谱分析及对肿瘤细胞的增殖抑制实验结果表明，季铵碱（QAs）为其潜在的主要抗胃癌成分。本研究中，首先建立了固相萃取QAs的方法，方法学研究表明，该方法稳定和重复性好，并用于从野花椒总提物中迅速富集季铵生物碱类成分。为快速发现QAs中潜在的抗胃癌活性成分，以4种JAKs激酶为靶点进行超滤筛选，结合分子对接和细胞活性评价，Chelerythrine和Berberine对胃癌细胞AGS的IC50分别为7.17和74.86μΜ，为QAs中筛选到的主要活性成分。Docking的结果表明，相对于激酶Tyk2，该两个化合物对JAK1、JAK2和JAK3具有选择性亲和作用，且分别与Glu966、Leu855和Leu828等氨基酸残基形成离子键、氢键、疏水等作用发挥对靶点的选择性。进一步将chelerythrine进行网络药理学分析，发现PTGS2、NCOA2、PTGS1、KCNH2、RXRA、PRKACA为其可能的主要作用靶点，其作用的主要信号通路包括雌激素信号通路、甲状腺信号通路、催产素信号通路。对各信号通路中的关键基因转录和蛋白表达的研究，包括ER-α36、ER-α66、ER-β、TSHR、TRα3、TRβ1、Src、RXR和OTR，结果表明，chelerythrine可通过调控该3条激素相关信号通路中的关键基因和蛋白，发挥胃癌细胞（AGS）的增殖、侵袭、迁移、凋亡等过程的调控作用。本研究筛选到了野花椒中具有较强抗胃癌细胞活性生物碱，并对胃癌细胞（AGS）的抑制作用及机制的研究，阐明了chelerythrine通过JAK和激素类信号通路，发挥在抗胃癌中的重要作用。