STELB抑制胶质母细胞瘤的作用、分子机制及靶点研究

Glioblastoma remains to be one of the most lethal cancers. Presently, there is no drug with satisfying efficacy for glioblastoma therapy. Recently, we isolated STELB (stellettin B) from marine sponge Jaspis stellifera. STELB inhibits the proliferation of glioblastoma cell SF295 with an IC50 of 0.03 μM while showing very weak cytotoxicity to several normal cell lines (IC50 > 10 μM). Our further study indicated that STELB induced apoptosis and autophagy in SF295 cells, which might be attributed to blocking expression of PI3K catalytic subunit p110 and therefore the phosphorylation of downstream effectors like Akt, mTOR, etc. However, the direct molecular target as well as the detailed mechanism remains unclear yet. With the support of NSFC grant, we will investigate the antitumor activity of STELB on glioblastoma in vitro and in vivo by use of SF295 and U251 cells. Furthermore, we will investigate the combinational effect of STELB and temozolomide which is used in clinic as the first-line drug. Finally, we will try to elucidate the molecular target as well as the mechanism of STELB for the anti-glioblastoma effect, by utilizing bioinformatic JFCR39 drug-target-discovery system and biotin-labeled STELB based on chemical proteomics. To confirm the target, enzyme-based bioassay such as Adapta, and cell signal pathway study will be carried out. After finishing this project, we would be able to demonstrate the anti-glioblastoma efficacy of STELB and provide the target information for such type of antitumor drugs, therefore contributing to glioblastoma therapy in the future.

胶质母细胞瘤致死率很高，目前仍无理想治疗药物。我们在前期工作中从海绵Jaspis stellifera中分离得到抗癌活性物质STELB，该化合物以0.03μM的IC50抑制胶质母细胞瘤SF295细胞的增殖，且对多种正常细胞未显示毒性（IC50>10μM）。进一步研究表明STELB可诱导SF295细胞凋亡和自噬，且与抑制PI3K催化亚基p110的表达及下游Akt等的磷酸化有关。本课题拟利用胶质母细胞瘤细胞SF295和U251，深入研究STELB单独给药及与临床一线药物替莫唑胺联合使用的体外和体内抗胶质母细胞瘤的作用；还将利用基于生物信息学的JFCR39药物靶点发现系统以及基于化学蛋白质组学的生物素标记小分子探针和蛋白质分离分析技术研究STELB的分子靶点，并在酶水平和细胞水平对分子靶点进行验证，从而阐明STELB抑制胶质母细胞瘤的分子机理，为研发此类新型抗肿瘤药物提供理论依据和实验基础。

胶质母细胞瘤致死率很高，目前仍无理想治疗药物。我们在前期工作中从海绵Jaspis stellifera中分离得到抗癌活性物质STELB。在国家自然科学基金的资助下，自2017年以来开展了海洋来源的STELB抑制胶质母细胞瘤的作用、分子机制及靶点研究。首先测定了STELB对胶质母细胞瘤细胞SF295、U87和U251三种细胞系的增殖抑制作用，测得其IC50分别为0.022、0.015和0.39μM。然后我们选取抑制活性较强的SF295和U87细胞进行了靶点、作用机理和联合用药研究。利用JFCR39药物靶点发现系统研究发现该化合物的指纹图谱与数据库中所有已知靶点的抗癌药物及标准抑制剂的指纹图谱均差异较大（r < 0.5），提示STELB具有与已知抗癌药物和标准抑制剂不同的作用靶点。信号通路研究发现该化合物对PI3K p110四种亚型的表达均有抑制作用，且抑制下游Akt、mTOR等的磷酸化。RNA-Seq发现STELB作用SF295细胞后同源重组修复相关分子BRCA1/2、RAD51等表达水平降低，qRT-PCR、Western blot及免疫荧光染色结果也表明这些分子在SF295和U87细胞中下调。体内实验结果表明，给药STELB后可显著抑制斑马鱼U87原位移植瘤及裸鼠皮下移植瘤的生长。随后，我们研究了STELB与胶质母细胞瘤临床一线药物替莫唑胺联合使用的效果，Chou-Talalay法研究两者对SF295细胞和U87细胞增殖的抑制作用发现，两者联合可协同抑制两种细胞系的增殖,其联合用药指数CI<1。与单独用药相比，联合用药后对SF295与U87细胞克隆形成能力的抑制作用显著增强，诱导凋亡作用更加明显。体内实验结果显示，与单独给药相比，联合给药后对斑马鱼U87原位移植瘤模型、裸鼠U87皮下及原位移植瘤模型中U87的生长抑制作用显著增强，且未显示出明显的毒性。总之，本研究发现STELB通过抑制PI3K p110四种亚型的表达和同源重组修复而发挥抗胶质母细胞瘤作用，与临床一线药物替莫唑胺联合给药发挥协同作用，表现出显著的体内外抗肿瘤效果。研究结果提示STELB经过进一步研发有望成为新型抗肿瘤候选药物。