藤黄属植物中作用于PI3K/Akt/mTOR通路的抗前列腺癌活性成分及作用机制研究

Prostate cancer is the common cancer of medium-elderly males. The common treatments for prostate cancer, hormone ablation and endocrine therapy, lead to temporary palliation, but relapse frequently occurs 1-2 years after treatment and changes to refractory hormone-resistant prostate cancer which is hot field on cancer reserch worldwide. New therapies for hormone resistant patients need to be developed. The PI3K/Akt and mTOR signaling has been active in prostate cancer and is developing as novel targets against prostate cancer. Gambogic acid and garcinol from Garcinia plants induced the cancer cell apoptosis through the suppression of the activation of PI3K/Akt signaling pathway. Based on the characters of multi-component and multi-target action of natural medicines, the constituents from Garcinia genus plants against prostate cancer will be investigated. The chemistry-guided and bioassay-guided isolation of caged polyprenylated xanthones (CPX) and polyprenylated benzophenones (PB) will be carried out through the combined HPLC-DAD, NMR, and LC-MS screening technology. Their effects against prostate cancer, structure-activity relationship and action mechanism targeting PI3K/Akt/mTOR signal pathway will be studied. The aim of the project is to discover new lead compounds and new drug candidates, to effectively develop and utilize plant resources of Garcinia genus and to discuss the significance of CPXs and PBs in plant chemotaxonomy of Guttiferae family.

前列腺癌是中老年男性常见癌症，常用的激素阻断疗法和内分泌疗法可以缓解症状，但易复发并转为更难治愈的雄激素非依赖性前列腺癌，这已成为世界上癌症研究的难点和热点。PI3K/Akt/mTOR信号通路是治疗前列腺癌的新的重要方向。近年来研究发现藤黄属植物中藤黄酸和garcinol通过抑制PI3K/Akt信号通路的活化，发挥抗癌作用。本课题在前期研究基础上，利用天然药物多成分、多靶点作用的特点，基于前列腺癌的PI3K/Akt/mTOR信号通路，融合化学导向和活性导向的研究策略，通过HPLC-DAD、NMR和LC-MS技术，快速发现、定向分离6种藤黄属植物中笼状多异戊烯基呫吨酮类和二苯甲酮类化合物，筛选其抗癌活性并探讨构效关系，阐明抗前列腺癌的作用机制，发现新型的抗癌先导化合物，为抗癌新药研究奠定基础，为我国藤黄属植物资源的合理开发利用提供科学依据，并探索这两类化合物在藤黄科植物化学分类学中的意义。

藤黄科植物在我国多数作为民族药应用。主要用于抗病毒、消肿、止血、杀虫，主治肿瘤、痈疽肿毒、溃疡等。我国藤黄属植物资源极具开发利用价值。笼状多异戊烯基呫吨酮类（CPX）和多异戊烯基二苯甲酮类（PB）是藤黄属植物的特征成分和主要活性成分。本课题融合结构导向和活性导向的研究策略，寻找藤黄科植物中CPX和PB类化合物，筛选其抗肿瘤活性并探讨构效关系，阐明抗肿瘤的作用机制。主要研究结果如下：（1）通过HPLC-DAD、NMR和LC-MS技术，构建了快速发现、定向分离CPX和PB类化合物的方法，从6种藤黄科植物（大苞藤黄、怒江藤黄、单花山竹子、金丝李、长裂藤黄、黄牛木）中，共分离鉴定218个化合物，其中新化合物52个，具有新骨架的CPX化合物3个；包括多异戊烯基呫吨酮类（其中25个CPX）和二苯甲酮类化合物共170个，丰富了呫吨酮类和二苯甲酮类化合物库。（2）对分离的单体化合物进行体外抗肿瘤活性评价，测试了PC-3、HL-60、Caco-2、K562、A549、MCF-7、HepG-2、MDA-MB-231等细胞系，发现一系列活性较强的CPX和PB类化合物，其中6个化合物活性最强（GI50<1 M），41个活性较强（GI50为1~10 M）。尤其是具有新骨架的CPX类化合物，可以作为抗肿瘤先导化合物。（3）通过化学合成获得活性呫吨酮类骨架，并合成了4个系列衍生物。体外活性评价显示，目标衍生物对多种实体瘤抗增殖活性的IC50值可达到微摩尔级，个别衍生物可达到亚微摩尔级，并且对肿瘤细胞和正常细胞具有一定的抗增殖选择性。（4）考察了代表性的笼状多异戊烯基呫吨酮类化合物的诱导肿瘤细胞凋亡的机制。对活性较强的大苞藤黄的化合物进行了G-四链体的结合实验，发现可以作为新型的G-四链体配体分子。本研究对藤黄科具有植物化学分类学的意义，为我国藤黄科植物资源的合理开发利用提供科学依据，为寻找抗肿瘤新药奠定基础。研究结果发表SCI论文9篇，大会报告或邀请报告6次，培养5名博士生，5名硕士生，1名博士生赴美联合培养。1名博士生获得辽宁省优秀博士学位论文，1名研究生获得国家奖学金。