靶向PI3K/Akt/mTOR信号通路的苯胺类(二羧酸)紫草宁酯抗肿瘤药物的设计、合成及生物学评价

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PI3K/Akt/m TOR信号通路在三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)患者中异常激活,它普遍存在于细胞内,参与细胞衰老、血管生成、能量代谢和葡萄糖代谢的复杂调控,并与许多其他信号通路密切相关。Akt是PI3K/Akt/m TOR信号通路的核心成员,其过度激活可导致肿瘤发生、转移和产生耐药性。已有研究表明紫草宁及其衍生物可通过抑制PI3K/Akt/m TOR通路诱导多种癌细胞凋亡。另外,有研究表明紫草宁衍生物SYUNZ-16、DMAKO-05可抑制Akt活性,诱导细胞凋亡,从而抑制肿瘤的发生发展。本研究设计合成了一系列针对PI3K/Akt/m TOR信号通路的苯胺类(二羧酸)紫草宁酯,并对其抗肿瘤作用进行了评价。通过计算机辅助药物设计法进行三轮筛选,筛选出16个苯胺类(二羧酸)紫草宁酯,然后进行化学合成和体外活性实验。体外的抗增殖实验结果表明,该系列活性分子对癌细胞的抗增殖作用非常显著。化合物M9对MDA-MB-231,MCF-7,Hela,A549和HCT-8五种癌细胞系均有较强的抗增殖活性,而对正常MCF-10A细胞毒性较小。其中,对MDA-MB-231,He La和A549的抗增殖活性均优于先导化合物紫草宁(SK),尤其是M9(IC50=4.52±0.28μM)对MDA-MB-231的活性不仅优于SK(IC50=7.62±0.26μM),还优于阳性药紫杉醇(PTX:IC50>100μM)。进一步的药理研究表明,M9可显著诱导MDA-MB-231细胞凋亡并呈剂量依赖性,在相同浓度下,M9比SK更能诱导细胞凋亡。同时M9可显著降低MDA-MB-231细胞系中抗凋亡蛋白(Bcl-2、Caspase-3)的表达水平,而上调细胞色素C(Cyt-C)、Cleaved-Parp和Cleaved Caspase-3的表达水平。细胞周期实验表明,M9以计量依赖的方式将细胞阻滞在G2/M期。另外,M9可以通过下调Wnt/β-catenin信号通路来抑制MDA-MB-231细胞的迁移。此外,克隆实验和western blot结果显示M9通过下调PI3K/Akt/m TOR信号通路抑制细胞的增殖和迁移。最后,我们建立了紫草宁衍生物的3D-QSAR模型,为进一步开发紫草宁衍生物作为潜在的抗肿瘤药物提供依据。综上所述,M9有潜力成为TNBC治疗的候选药物。
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