升麻是世界公認的著名植物藥,其提取物廣泛用于治療更年期綜合癥和骨質(zhì)疏松等綜合癥,在歐美備受關(guān)注。中國科學院昆明植物研究所邱明華研究組自2007年發(fā)現(xiàn)的升麻生物堿被NPR列為熱點化合物(NPR,2007,24:500)之后,一直持續(xù)進行升麻三萜抗腫瘤活性物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)研究。
近期,該研究組的博士后年寅從云南升麻(Cimicifuga yunnanensis)中得到了新骨架分子 Cimyunnins A-D (1-4);衔1的結(jié)構(gòu)特征為存在一個由C-22-C-26構(gòu)建而成的環(huán)戊烯酮G環(huán)。其中C-22與C-26形成罕見的碳碳連接,C-22和C-23脫氫成烯,C-24為羰基取代;衔2和3是一對差向異構(gòu)體(C-25甲基),結(jié)構(gòu)與1相似,主要區(qū)別為C-26位由羰基取代;衔4則含有一個C-23-C-27位經(jīng)過C-C重排形成的新五元內(nèi)酯環(huán)。同時發(fā)現(xiàn)這些新骨架分子Cimyunnins A-D(1-4)的抗血管生成與一線藥物舒尼替尼(Sunitinib)相當?shù)幕钚浴imyunnins A在2.5 µM下6、12及24小時均可以顯著抑制HUVECs細胞的遷移,作用與陽性對照Sunitinib相當;在雞胚絨毛尿囊膜模型(CAM Assay)的離體組織實驗中(Fig 13c),10 nM/egg的Cimyunnin A同樣表現(xiàn)出了與Sunitinib相當?shù)难苌梢种苹钚。研究表明對該通路下游靶標進行研究發(fā)現(xiàn)磷酸化的AKT (Ser473)及ERK (Thr202/Tyr204)的表達同樣受到了抑制。而與此同時VEGFR2,ERK及AKT 總的表達量卻沒有變化,說明1是通過直接作用于血管內(nèi)皮細胞表面的VEGFR2進而抑制該信號通路達到抗血管生成的作用。它代表了一種新穎的抗血管生成活性分子的結(jié)構(gòu)模板。這個發(fā)現(xiàn)拓寬了對升麻活性的認識,展現(xiàn)了新的研究領(lǐng)域。與研究員楊靜合作完成立體結(jié)構(gòu)確定,與昆明理工大學教授張繼虹合作完成活性研究。上述成果以New Anti-angiogenic Leading Structure Discovered in the Fruit of Cimicifuga yunnanensis 為題發(fā)表于Scientific Reports, 2015, 5, 9026-9030. doi: 10.1038/srep09026)。
三陰性乳腺癌是缺少特效治療藥物的一類特型乳腺癌。最近與中國科學院昆明動物研究所陳策實研究組合作,年寅從升麻三萜化合物篩選抑制三陰性乳腺癌(TNBC)的活性物質(zhì)時,發(fā)現(xiàn)從云南升麻中得到的KHF16能夠有效抑制TNBC細胞系的體外存活,KHF16為升麻三萜中C-22與C-16形成6元環(huán)醚的特征類型。深入研究表明,KHF16能夠顯著誘導MDA-MB-468和SW527的細胞增殖,將癌細胞的細胞周期阻滯在G2/M期,同時誘導細胞凋亡。KHF16能降低XIAP、Mcl-1、Survivin和 Cyclin B1/D1等蛋白的表達水平。機制研究發(fā)現(xiàn)KHF16抑制TNBC細胞中NF-κB信號通路。KHF16強烈阻斷IKKα/β和IKBα磷酸化,p65入核以及NF-κB下游靶基因包括XIAP,Mcl-1和Survivin的表達。 該研究結(jié)果表明來源于云南升麻的活性分子KHF16具有抑制多種腫瘤細胞存活的活性,尤其是能阻斷NF-κB信號通路來誘導TNBC細胞的細胞周期阻滯和凋亡。最近,該項研究結(jié)果KHF16 is a Leading Structure from Cimicifuga foetida that Suppresses Breast Cancer Partially by Inhibiting the NF-kB Signaling Pathway 在線發(fā)表在Theranostics 雜志上(Theranostics 2016, 6(6):875-886. doi: 10.7150/thno.14694)。
同時,邱明華組的王衛(wèi)華從大三葉升麻中發(fā)現(xiàn)A環(huán)開環(huán)后形成七元環(huán)內(nèi)脂的新升麻三萜化合物,與中國科學院成都生物研究所研究員王飛合作發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞毒活性,深入研究表明這些活性升麻三萜對STAT3信號通路具有抑制活性(Tetrahedron, 2015, 71:8018-8025)。這是升麻三萜具有STAT3信號通路活性的首次報道。
該研究由國家自然科學基金(U1192604, 8112010819, 81302670, 81560432)等項目資助。
圖1 云南升麻新穎結(jié)構(gòu)活性分子Cimyunnins A-D(1-4)的發(fā)現(xiàn)及其血管生成抑制活性
圖2 三陰性乳腺癌抑制劑KHF16的發(fā)現(xiàn)及部分抑制NF-kB信號通路的作用機制