儿茶素类天然生化调节剂-抗癌药物协同体系与蛋白质相互作用的量热学-谱学研究

One of the research focuses in the field of cancer chemotherapy is to enhance the anticancer activity and simultaneously reduce the toxicity of anticancer drugs. Biomedical researches have verified that natural biochemical modulators (NBMs) could accomplish this goal to achieve '1+1>2'. However, in order to investigate the mechanisms of NBMs enhancing curative effects of main anticancer drugs, it is necessary to obtain the thermodynamic information of the interactions of NBMs with the main drugs and biomacromolecules. This proposal will study the interactions of catechins NBM-anticancer drug synergistic medicines with plasma proteins using isothermal titration calorimetry (ITC). Thermodynamic parameters including binding sites number, binding equilibrium constants, changes in standard enthalpy, entropy and Gibbs free energy will be determined, and influencing rules of such important factors as molecular structures of the synergistic medicine and protein as well as compositions of the media on the thermodynamic properties will be investigated. The influencing rules will be explained with the help of fluorescence, CD, NMR, DLS and molecular simulation based on the correlation between the macroscopic thermodynamic properties and the microscopic interaction modes. The mechanisms of the synergistic therapy achieved by natural biochemical modulator-anticancer drug medicines will be clarified. The research results will provide new train of thought to develop novel biochemical modulators and a theoretical basis for their clinical application. Therefore, this study is of great theoretical and practical significance.

增强抗癌药物活性的同时降低其毒性，是癌症化疗领域的研究热点之一。生物医学研究证实天然生化调节剂可达到此目的，实现"1+1>2"。然而从分子水平上，揭示天然生化调节剂增强主抗癌药物疗效的机理，需获取其与抗癌药物及生物大分子相互作用的热力学信息。本项目拟采用等温滴定微量热技术，测定儿茶素类天然生化调节剂-抗癌药物协同物系与血浆蛋白的相互作用，获取结合位点数、结合平衡常数、焓变、熵变、Gibbs自由能变等热力学信息，探讨协同药物和蛋白质的分子结构及介质组成对此类相互作用体系热力学性质的影响规律。结合荧光光谱、圆二色谱、核磁共振波谱、动态光散射、分子模拟等手段，关联此类超分子体系的宏观热力学性质与微观作用模式，从微观结构诠释所得规律，阐明天然生化调节剂-抗癌药物发挥协同疗效的机理。研究结果将为开发新型生化调节剂提供新思路，为筛选出可供临床实验的新型药剂提供理论依据，具有重要理论意义和实际应用价值。

增强抗癌药物活性的同时降低其毒性，是癌症化疗领域的研究热点之一。生物医学研究证实天然生化调节剂可达到此目的，实现“1+1>2”。然而从分子水平上，揭示天然生化调节剂增强主抗癌药物疗效的机理，需获取其与抗癌药物及生物大分子相互作用的热力学信息。本项目对天然生化调节剂-抗癌药物协同物系与血浆蛋白的相互作用进行了深入研究。首先建立了天然生化调节剂、抗癌药物与蛋白三元体系相互作用的热力学模型，利用等温滴定微量热技术，研究了儿茶素类（表儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素没食子酸酯）、芪类（白皮杉醇、氧化白藜芦醇）等天然生化调节剂和嘧啶类（氟尿嘧啶、替加氟）、蒽环类（阿霉素、表阿霉素、柔红霉素、米托蒽醌）抗癌药物与血清蛋白的相互作用，获取了所选研究体系在不同温度和pH下的原位量热曲线，合理解析得到相互作用的结合位点数、结合平衡常数、焓变、熵变、Gibbs自由能变等热力学信息，探讨了协同药物和蛋白质的分子结构及介质组成对此类相互作用体系热力学性质的影响规律。结合荧光光谱、圆二色谱、动态光散射、分子模拟等手段，关联此类超分子体系的宏观热力学性质与微观作用模式，从微观结构诠释所得规律，阐明了天然生化调节剂-抗癌药物发挥协同疗效的机理。此外，通过去溶剂法制备了紫杉醇/白藜芦醇白蛋白纳米粒，进行了稳定性和体外释放研究，通过MTT实验验证了其体外抗癌活性。最后，运用系列光谱学方法，结合量热法及分子模拟研究了白皮杉醇和氧化白藜芦醇与人血清白蛋白、胃蛋白酶、胰蛋白酶的相互作用以及对酶活性的影响。研究结果将为开发新型生化调节剂提供新思路，为筛选出可供临床实验的新型药剂提供理论依据，具有重要理论意义和实际应用价值。