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第一部分,异土木香内脂具有一定的抗肿瘤作用,但是尚未见抗肺癌的研究报道,结合课题组之前对于筛选出来的抗肺癌靶标GSTA1的研究基础,对于异土木香内酯抗肺癌药效学及其与GSTA1相互作用的机制做深入的研究,旨在能够阐明异土木香内酯的抗肿瘤作用机制,为开发出高效低毒抗肺癌药物提供理论依据。第二部分,选择在肿瘤部位富集分布、参与能量代谢、碳氮关键节点的非必需氨基酸谷氨酰胺作为靶向性载体,与三羧酸循环的第一个底物草酰乙酸偶联,达到调节肿瘤能量代谢进而产生广泛的抗瘤谱的靶向性化合物,设计合成出化合物ZT-3,并且对该化合物进行了抗肿瘤药效学评价以及从氨基酸转运体靶向性转运ZT-3到恶性肿瘤细胞的作用机制研究。第一部分实验异土木香内酯抗肺癌细胞株A549及其机制研究异土木香内酯是从土木香分离出来的中药单体,是一种常用的驱虫抗菌中药。许多报道表明,异土木香内酯具有抗肝癌等恶性肿瘤的药理活性。然而,其确切的作用机制尚不明确。研究目的:异土木香内酯对A549人肺腺癌细胞的抗癌作用及其作用机制材料和方法:1.用MTT法测定异土木香内酯对A549细胞以及人正常肺成纤维细胞MRC-5的细胞增殖的影响,检测异土木香内酯浓度为6.25μmol/L、12.5μmol/L、25μmol/L、50μmol/L、100μmol/L,并以顺铂20μmol/L为阳性对照组。2.采用H33258染色观察异土木香内酯对A549细胞形态学的影响,设定异土木香内酯浓度为6.25μmol/L、12.5μmol/L、25μmol/L、50μmol/L、100μmol/L,给药孵育48 h后观察凋亡细胞形态学变化。3.流式细胞术FITC-Annexin V/碘化丙啶PI双染检测异土木香内酯对A549细胞凋亡率和周期的影响,设定异土木香内酯浓度为6.25μmol/L、12.5μmol/L、25μmol/L、50μmol/L、100μmol/L。4.由于课题组之前研究确认肺癌相关靶标GSTA1,通过实时定量PCR和Western blot从基因表达和蛋白表达水平研究异土木香内酯抗肿瘤作用机制和GSTA1之间的关系,探索异土木香内酯是否通过GSTA1产生抗肿瘤作用。结果:1.发现异土木香内酯对A549细胞具有抗增殖作用,MTT测量IC50值为18.7μM,抗增殖作用具有时间和浓度依赖性,并且对于正常细胞MRC-5没有明显的抑制作用。2.H33258染色后在倒置荧光显微镜下观察可见A549细胞中凋亡小体占总细胞比例随着异土木香内酯浓度升高而增加,相反,不同浓度异土木香内酯并没有对MRC-5细胞显示出形态学变化。3.经流式细胞术分析,异土木香内酯使细胞周期S期的分布比例增加,凋亡率随着异土木香内酯浓度增加而增加。4.Western blot和实时定量PCR结果显示随着异土木香内酯浓度的增加,GSTA1的表达被下调,提示异土木香内酯药理作用机制可能是通过下调GSTA1的表达而发挥抗肿瘤效应。结论和创新点:这些结果表明,异土木香内酯的抗增殖作用特异性作用于癌细胞。异土木香内酯可以诱导A549细胞凋亡,细胞周期阻滞于S期。结合抗癌靶点GSTA1,异土木香内酯诱导A549细胞凋亡可能是通过下调GSTA1表达的手段。第二部分实验新型靶向性抗肿瘤化合物ZT-3的设计合成及药效学和机制研究抗肿瘤靶向化合物ZT-3从干扰恶性肿瘤肿瘤的能量代谢角度设计,选择谷氨酰胺为靶标,偶联关键底物草酰乙酸的化合物,达到靶向性地阻断恶性肿瘤的能力产生和利用而发挥抗肿瘤作用。研究目的:设计合成开发广谱的高效低毒的小分子靶向化合物ZT-3,评价其抗肿瘤药效学及作用机制。材料和方法:1.课题前期根据分子影像技术,确认谷氨酰胺在肿瘤部位会富集的基础之上,设计合成靶向性化合物ZT-3,HPLC监测合成反应打通合成路线,用LC-MS以及核磁共振进行ZT-3的结构表征,确定其纯度及化学结构。2.用SPF级昆明种小鼠在IVC条件下测定化合物ZT-3的LD50等急性毒性资料。3.根据LD50,设计出高剂量灌胃组、低剂量灌胃组、高剂量注射组、低剂量注射以及模型组、阳性药灌胃对照组、阳性药注射对照组,将受试动物随机分为七组,采用裸鼠腋下移植肿瘤为模型,以肿瘤生长抑制率为指标,检测ZT-3对荷瘤裸鼠的肿瘤生长抑制作用进行药效学评价。4.在确认其药效显著后,对于ZT-3的药效学机制做了初步研究,以氨基酸的钠离子依赖性氨基酸转运体ASCT2作为研究对象,运用RT-PCR以及western blotting研究其ASCT2表达量是否与ZT-3的靶向性转运和抗肿瘤药效学机制有关。结果:结果表明,ZT-3对于肺癌细胞株荷瘤裸鼠具有非常良好的疗效,药效最好剂量组肿瘤质量抑制率达到70.03%。检测肿瘤组织ASCT2的表达量,实验结果表明,随着ZT-3浓度的增加,ASCT2的表达量增加,ZT-3可以促进转运体的表达并且具有剂量依赖性。结论和创新点:1.选用谷氨酰胺作为靶标分子,偶联草酰乙酸,合成路线可行,化合物疗效显著2.化合物ZT-3可能是通过ASCT2氨基酸转运体来靶向性作用于肿瘤。