利用高通量测序和蛋白质组学技术寻找金属抗肿瘤配合物在细胞内的作用靶点

The molecular target validation and mechanisms of action of metal-based antitumor drugs is the prerequisites for their clinical applications. Usually, metal complexes exert their antitumor effects through interaction with multiple cellular targets, so it is a great challenge to identify their targets at the cellular level. Based on our preliminary work, the project will make full use of active metal complex library established by our group. We will modify the structures of the complexes by attaching groups that can covalently bind to protein by photoaffinity labeling reactions and clickable groups. The targets of the complexes will be enriched and confirmed by proteomic mass spectrometry and high-throughput sequencing methods. The in vitro binding of the metal complexes with their targets and the impact of the complexes on the biological function of the targeted molecules will also be investigated. Our study will elucidate the mechanism of the activity of these metal complexes, which will lay the foundation for their further structural optimization and clinical transformation.

金属基抗肿瘤药物的分子靶点确认和作用机制研究是它们走向临床的基础。由于金属配合物在细胞内往往通过非单一靶点的方式发挥作用，在细胞水平上鉴定其作用靶点面临巨大的挑战。基于此，本项目将在我们前期工作的基础上，充分利用课题组已经建立的活性金属配合物库，通过对配合物的结构进行修饰，如连接蛋白质光亲和基团和点击化学基团等，对金属配合物-靶分子结合产物进行富集，利用蛋白质组学质谱鉴定和及高通量基因测序等方法，确认配合物在细胞内的作用靶点，在体外研究配合物与靶分子的结合能力和结合方式，并探明配合物对靶分子的生物功能的影响，阐明金属配合物发挥抗肿瘤作用的机制，为它们的进一步结构优化以及临床转化奠定基础。

项目充分利用已经建立的活性金属配合物库，通过对配合物的结构进行修饰，探索金属配合物在细胞内的作用靶点和机制。利用蛋白质组学质谱鉴定和高通量基因测序等方法，确认配合物在细胞内的作用靶点，我们重点研究的靶分子包括线粒体DNA等。我们在体外详细研究配合物与靶分子的结合能力和结合方式，并探明配合物对靶分子的生物功能的影响。利用多组学联合的手段，我们阐明了金属配合物发挥抗肿瘤作用的机制。在体内实验中，我们充分验证了这些配合物的抗癌效果，为它们的进一步结构优化以及临床转化奠定基础。在项目执行过程中，我们基本按照申请书中撰写的研究内容和研究目标完成。和以往申请人承担的项目相比，项目所获得成果的创新之处在于利用多组学联和的手段，包括代谢组学、RNA测序和蛋白质组学，深入地阐明了金属配合物的抗肿瘤机制，包括对细胞核内DNA的相分离的实时诱导与监测，对内质网自噬过程中粘度变化机制的阐明，对细胞内表观遗传调控的代谢干预机制研究等。此外，除了项目计划书中描述的部分，为了使金属配合物具有更好的肿瘤靶向效果，使之更适用于肿瘤的微环境，我们还开展了一些具有肿瘤靶向性能的纳米体系运载金属配合物以优化其抗肿瘤性能的工作。总之，项目的研究成果充分表明，作为新型的抗肿瘤候选剂，金属配合物具有很好的应用前景，尤其是具有诊疗一体化性质的磷光金属配合物。但是，我们暂时还缺乏与临床医学等领域专家的深度合作，这是我们将来的工作需要努力推进的。经过这一系列的研究，项目共发表标注项目的论文21篇，其中包括国际化学知名刊物J. Am. Chem. Soc.（1篇）、Angew. Chem.（1篇）、Nat. Sci. Rev.（1篇）、Adv. Sci.（2篇）、Chem. Sci.（3篇）、Small（1篇）、ACS Appl. Mater. Interfaces（1篇）、J. Med. Chem. (1篇)、Chem. Commun. (1篇)、Chem. Eur. J. (2篇)和Nanoscale（1篇）等。