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南开大学团队开辟抗胰腺癌干细胞药物化学新领域

2017年11月11日 18:24:35 来源: 南开新闻网 作者: 字号:TT

记者9日获悉,南开大学药物化学生物学国家重点实验室、药学院陈悦教授团队首次实现了抗癌天然产物BE-43547A2的高效化学全合成,并实验证明了该化合物可选择性杀灭胰腺癌干细胞,具有药物开发潜力。日前,介绍该工作的论文在线发表于国际著名学术刊物Angew. Chem.(《德国应用化学》)上。该期刊的新闻网站报道该成果时认为“这项研究让人类对胰腺癌的挑战迈出了非常重要的一步”。

胰腺癌是目前世界上最难医治的恶性肿瘤之一,晚期患者中位生存期不足1年。美国著名的发明家、苹果公司联合创始人史蒂夫·乔布斯正因罹患此病去逝。大量文献报道,胰腺癌干细胞在胰腺癌的耐药转移过程中扮演关键角色。

“虽然胰腺癌干细胞在胰腺癌细胞中所占比例很低(约1%),但其致癌能力很强,有时能够达到普通胰腺癌细胞的1000倍以上。和其它癌症干细胞一样,胰腺癌干细胞因其极强的耐药性很难被杀灭。”陈悦说,目前科学界发现的能够选择性杀灭胰腺癌干细胞的天然产物很少,且选择性不高。

在真菌与细菌中存在着许多具有药物活性的天然产物分子,但绝大多数有待开发研究。其中,具有复杂结构的大环脂肽类(BE-43547)分子具有很高的抗肿瘤活性,常见于链霉菌属中。

“大环脂肽类分子在生物体内的天然含量稀少,采用分离的手段只能获得微量。同时,受制于分子结构的复杂性,这类化合物的化学合成及其困难,极大制约了科学界对它生物活性、药物活性位点及作用机制的研究、利用。”陈悦说。

既有研究表明,癌细胞在“坏死”的过程中会形成一个低氧环境,这种低氧环境直接导致药物作用能力大幅下降。而BE-43547类天然产物恰恰在低氧环境中表现出更强的“杀伤力”。与此同时,文献报道,胰腺癌干细胞往往需要低氧环境来维持其干细胞特性。

图为BE-43547A2结构及合成关键步骤示意图

基于BE-43547类天然产物的作用特点,陈悦团队推测其有杀灭胰腺癌干细胞的可能性。该团队以线性15步完成了BE-43547A2分子全合成,且合成路线高效简洁,最终得到了350毫克BE-43547A2的纯品。足够量的化合物为后续的抗肿瘤活性研究和构效关系的建立提供了基础。

随后,陈悦教授团队首次在实验室中进行了BE-43547A2的干细胞靶向性测试。

实验发现,针对测试对象——Panc-1胰腺癌细胞,BE-43547A2能够降低其干细胞含量,并且在较低的浓度下,就能够使Panc-1细胞的肿瘤微球形成能力下降20倍以上。与之对照,某些上市抗癌药物只“杀灭”普通胰腺癌细胞,反而使胰腺癌干细胞含量上升,从而导致肿瘤微球形成能力增强,最高甚至超过8倍。

图为BE-43547A2对胰腺癌细胞致癌能力影响对照示意图

“最重要的是,经过低浓度的BE-43547A2处理后的胰腺癌细胞,因为其干细胞含量大幅下降,同等量的活细胞植入免疫缺陷的小鼠体内以后,在小鼠体内几乎不产生肿瘤。而未经处理或者上市抗癌药物处理的胰腺癌细胞,在小鼠体内都会导致肿瘤的发生。”陈悦说,这意味着BE-43547A2能够使胰腺癌复发几率下降,具有药物开发的潜力。

“BE43547-A2对胰腺癌干细胞的选择性很高,这是非常罕见的,是一个很好的研究起点。我们的最终目标是获得一款能够进入临床试验的抗胰腺癌药物,但目前只是走出了万里长征的第一步,还有很多问题需要一点一点解决。我们将全力以赴挑战胰腺癌这个世界医学难题。”陈悦说。

介绍该工作的论文被《德国应用化学》选为“热点论文”,同时以“新闻发布”的形式向各个学科领域发布,并被全球10余家科技新闻网站转发,受到广泛关注。陈悦教授和王良博士为论文共同通讯作者,博士生孙元军、丁亚辉博士为论文并列第一作者。

南开大学陈悦教授团队长期从事抗癌症干细胞的药物化学研究,在JACS(《美国化学会志》)、JMC(《药物化学》)上发表了系列的科学论文。该团队发现的第一代抗脑胶质瘤药物ACT001,通过产学研结合的模式开发,历时8年,进入澳洲临床试验,主要收录脑胶质母细胞瘤患者,该药物在中国的临床试验也即将启动。

论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201709744/full

[责任编辑:顾丹]

南开大学 药物化学 新领域

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