Artemisinin

冠状病毒是导致呼吸道感染的主要病毒性病原体之一。自本世纪初以来，已经发生过3次由冠状病毒导致的大流行疾病，即SARS（2003年）、MERS（2012年）和由SARS-CoV-2导致的COVID-19，而且据估计这不会是最后一次。 近期，由中山大学生命科学学院吴仲义教授领导的研究团队，在《国家科学评论》（National Science Review）上报导了一种广谱的高效抗冠状病毒药物——高三尖杉酯碱（homoharringtonine，HHT），有望成为应对冠状病毒未来疫情的第一道防线。 冠状病毒是已知基因组最大的RNA病毒，全长在26~32kb之间。基因组5’端三分之二的区域编码一个长度约为8000个氨基酸的“超级蛋白”（ORF1ab），是病毒的非结构蛋白，主要负责病毒的复制；后端三分之一的基因组编码结构蛋白，负责病毒的侵袭和感染。冠状病毒进入宿主细胞后，首先以病毒基因组RNA为模板，利用宿主的核糖体翻译出ORF1ab，随后ORF1ab水解，产生16个非结构蛋白，其中包括病毒复制所需要的酶。 吴仲义/文海军团队于2020年4月份通过分析新冠病毒的基因组结构特征，首先指出这种特殊的编码机制（先完整翻译出一个“超级蛋白”再水解）提高了冠状病毒的进化稳定性，有利于维持其巨大基因组的完整性，也是其“阿克琉斯之踵”；并推测在所有药物里最高效抑制“超级蛋白”合成的是高三尖杉酯碱 (homoharringtonine，HHT) (Wu and Wen 2020，Natl. Sci. Rev.)。HHT是我国于上世纪70年代（与青蒿素同时期）首先鉴定到的抗肿瘤药物，已在我国广泛应用超过40年的时间，其原料三尖杉是我国的特产植物。 在此基础上，吴仲义/文海军团队通过与国内多家P3/P4实验室合作，证实HHT能在纳摩尔水平广谱抑制多种冠状病毒（包括新冠病毒的beta、delta、omicron株，以及猪流行性腹泻病毒(PEDV)、猪丁型冠状病毒(PDCoV)和猪急性腹泻综合征冠状病毒(SADS-CoV)）的复制，并且在多种动物模型中展现出优异的抗冠状病毒活性，效果远优于已上市的多种小分子药物，包括瑞德西韦、莫那匹拉韦、以及Paxlovid等。特别是在新冠疫情后期通过临床研究证实，滴鼻给药HHT能在安全剂量下快速清除受试者体内的病毒，从而为将HHT开发为应对冠状病毒未来疫情的广谱高效药物奠定了坚实的基础。 本研究得到了国家自然科学基金委重大项目、“抗新型冠状病毒药物关键科学问题研究”专项项目，广东省生物安全专项项目的大力支持。中山大学生命科学学院吴仲义教授、广东祈福医院蔡绮纯教授、中科院武汉病毒所王曼丽教授、杭州民生制药李健博士为本文通讯作者。 图：HHT有望成为应对冠状病毒未来疫情的第一道防线 论文链接： https://academic-oup-com.libproxy1.nus.edu.sg/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae382/7845890 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！

在癌症研究的浩瀚领域中，乳腺癌一直是备受关注的焦点。据统计，2022年乳腺癌在女性中的发病率和死亡率均位居前列，无论是在发达国家还是发展中国家，其发病率都远超其他许多癌症，这无疑凸显了寻找有效防治手段的紧迫性。 传统的癌症治疗方法各有优劣，靶向治疗作为一种新兴的治疗方式，虽然具有特异性高和毒性低的优点，但也存在一些问题，比如可能会阻断靶器官外的正常信号通路以及产生脱靶效应，进而导致不良反应，影响患者的治疗时长和生存预后。因此，开发新的靶向治疗药物，避免对正常信号通路的干扰，解决脱靶问题，成为了乳腺癌治疗研究的重要方向。 在此背景下，天然化合物因其来源广泛且可能具有独特的作用机制而受到关注。青蒿烯（Artemisitene，ATT）就是这样一种具有多种生物活性的天然化合物，它是青蒿素的一种衍生物。此前的研究已经发现ATT对乳腺癌具有一定的治疗作用，然而，其直接作用靶点以及在乳腺癌细胞中诱导凋亡的上游机制尚不明确，同时其临床疗效也未得到充分验证，这些问题成为了影响ATT进一步开发和临床应用的关键瓶颈。 近日，北京大学深圳医院研究团队在Phytomedicine发表了题为Artemisitene induces apoptosis of breast cancer cells by targeting FDFT1 and inhibits the growth of breast cancer patient-derived organoids的研究论文。结果表明青蒿烯（ATT）与乳腺癌细胞中的FDFT1相互作用，通过调节TNFR1/NF-κB/NEDD4途径诱导细胞凋亡，并抑制乳腺癌患者来源类器官（PDOs）生长。该研究确定了ATT的抗乳腺癌靶点和机制，评估了其临床疗效，为乳腺癌治疗提供了新的潜在药物候选。 研究方法与结果 研究人员使用相似集成方法（SEA, Similarity Ensemble Approach）预测ATT的潜在靶点，结果显示包括FDFT1在内的8种人类基因可能是ATT的靶点。分子对接结果显示，ATT与FDFT1的CDOCKER相互作用能为-39.9019 kcal/mol，在最佳对接构象中，ATT与FDFT1蛋白的特定残基形成氢键和Pi相互作用，表明ATT与FDFT1具有良好的结合能力。 分子动力学模拟显示，在100 ns的模拟过程中，ATT在结合系统中保持相对稳定的构象，其RMSD波动范围在0.3-0.5 nm之间，证明ATT与FDFT1的结合稳定。蛋白残基的RMSF值大多在0.02左右，进一步证实了结合的稳定性。此外，计算得到的蛋白结构Rg值和复合物总能量也表明复合物结构稳定，能量始终保持稳定。 SPR（Surface Plasmon Resonance, 表面等离子体共振）和CETSA（Cellular Thermal Shift Assay, 细胞热位移分析）实验进一步证实了ATT与FDFT1在乳腺癌细胞中的相互作用。SPR结果显示Kd值为165 μM，CETSA结果表明ATT可使FDFT1发生显著的热稳定。 图 1. ATT与乳腺癌细胞中的FDFT1相互作用 ATT靶向FDFT1通过调节TNFR1/NF-κB/NEDD4途径诱导乳腺癌细胞凋亡 先前研究发现ATT可通过调节c-Myc/topoisomerase途径上调NEDD4表达诱导乳腺癌细胞凋亡，而本研究发现敲低FDFT1可诱导NEDD4表达和细胞凋亡。通过对乳腺癌样本表达谱数据的分析及相关实验，发现FDFT1参与TNF和NF-κB信号通路的调节，干扰FDFT1表达会下调细胞膜上的TNFR1和细胞核中的RelA水平。 进一步研究表明TNF/NF-κB信号通路可调节NEDD4表达，且p65可调节NEDD4转录。沉默TNFR1可使细胞核中p-p65水平下调同时诱导NEDD4表达，ATT刺激也有相同效果，而过表达FDFT1可逆转这种情况，这些结果支持ATT通过调节TNFR1/NF-κB/NEDD4途径诱导乳腺癌细胞凋亡。 图 2. 敲除FDFT1诱导乳腺癌细胞中NEDD4的表达和细胞凋亡 图 3. ATT靶向FDFT1通过调节TNFR1/NF-κB/NEDD4通路诱导乳腺癌细胞凋亡 乳腺癌PDOs的建立和组织学特征 从12名乳腺癌患者的手术标本中成功建立了乳腺癌PDOs，对其进行组织病理学染色和免疫荧光分析。结果显示不同患者来源的PDOs具有不同的形态、大小和组织学特征，但在组织学特征、激素受体状态和HER2表达模式上与原肿瘤一致，可准确模拟原始肿瘤组织，是一种高度准确的模型。 ATT展示出更广泛的抗乳腺癌疗效和良好的安全性 用不同浓度的ATT处理不同亚型的乳腺癌PDOs，结果显示随着治疗浓度的增加，PDOs的生长受到显著抑制。在最高治疗浓度（20μM）下，出现结构解体和边界不清等表型变化，视为ATT诱导细胞死亡的迹象。与常用的化疗药物（如紫杉醇、阿霉素盐酸盐和多西他赛）相比，ATT和化疗药物对PDOs都有良好的治疗效果，但ATT对不同个体来源的PDOs生长抑制具有广谱性，而化疗药物在不同个体上的疗效存在差异。 通过对来自组织学正常的预防性乳房切除术样本的正常乳腺类器官进行药物安全性测试，结果显示与化疗药物相比，在1 μM和5 μM浓度下，ATT对正常乳腺类器官造成的损伤更小，表明ATT具有良好的安全性。 ATT抑制乳腺癌PDOs的增殖 采用Calcein-AM/PI荧光双染色检测ATT对不同亚型（如管腔型、HER2+型和三阴性型）患者来源的PDOs的细胞毒性作用。结果显示，经5 μM的ATT处理5天，与对照组相比，不同亚型的PDOs出现不同的特征，如不同程度的细胞死亡。 细胞增殖实验结果表明，对照组PDOs中EdU-阳性细胞较多，表明其处于活跃增殖状态。而经ATT处理的PDOs中，EdU标记的细胞数量显著减少，表明ATT可有效抑制PDOs的细胞活力和增殖。化疗药物也表现出类似的抑制作用，但ATT的效果与化疗药物相当或更强。 图 4. ATT对PDO细胞活力和增殖的影响 综上所述，本研究结果表明ATT与乳腺癌细胞中的FDFT1相互作用，且通过调节TNFR1/NF-κB/NEDD4途径诱导细胞凋亡。成功建立乳腺癌患者来源类器官（PDOs），并证实ATT对不同病理亚型的PDOs生长有广谱抑制作用，且安全性优于常规化疗药物。这些研究结果意义重大，不仅明确了ATT的抗乳腺癌作用靶点和机制，为进一步理解乳腺癌的发病机制和治疗策略提供了理论依据，还通过PDOs评估了ATT的临床疗效，展示其作为乳腺癌治疗药物的潜力，为乳腺癌治疗带来新的希望和方向，有望为乳腺癌患者提供更有效、更安全的治疗选择。 参考文献： Chen D, Li G, Luo L, et al. Artemisitene induces apoptosis of breast cancer cells by targeting FDFT1 and inhibits the growth of breast cancer patient-derived organoids. Phytomedicine. Published online October 18, 2024. doi:10.1016/j.phymed.2024.156155 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！ 点击下方「阅读原文」，前往生物谷官网查询更多生物相关资讯~