天然二萜药物截短侧耳素衍生物发现抗肿瘤干细胞的药物分子

癌症的复发和转移是癌症致死的主要原因。癌症干细胞领域研究发现，癌症的发生、浸润、转移、复发与耐药均与肿瘤干细胞（Cancer Stem Cells，简称CSCs）相关。但是，缺少选择性杀灭肿瘤干细胞的先导化合物，限制了靶向肿瘤干细胞的新药研发与筛选。目前，已经发现的靶向肿瘤干细胞的活性化合物不多，有明确靶点和机制研究得少，限制了靶向癌症干细胞药物的开发。因此，寻找和开发安全有效的靶向肿瘤干细胞的药物逐渐成为了近年来新药研发的研究热点之一。

南开大学药学院的杨光/杨诚研究团队致力于天然产物结构改造，来筛选调控癌症干细胞生存和抑制肿瘤生长、转移的安全的药物分子。近日，研究团队在著名药物化学期刊Journal of Medicinal Chemistry 上报道了最近的研究结果。项目组以天然二萜药物分子截短侧耳素为模板，通过高效的组合化学策略合成了一系列结构衍生物。筛选发现化合物38能够消除肿瘤干细胞，抑制多种肿瘤细胞的增殖。还意外的发现了该化合物可以显著的诱导黑色素瘤发生一种特殊的程序性死亡——程序性坏死（Necropotosis）。更值得一提的是该化合具有良好的药物动力学参数和良好的安全性，显示出一定的开发前景。

该研究团队的结构改造策略是选择具有抗菌活性的天然二萜药物截短侧耳素进行结构修饰。在结构中引入不饱和双键，同时对其结构进行修饰，旨在去掉其抗菌活性，增强其抗癌症干细胞和抗肿瘤增殖的活性。并进一步研究其构效关系。

图1. 截短侧耳素衍生物结构改造策略与构效关系研究

通过肿瘤微球试验和体外抗肿瘤细胞增殖试验的筛选，课题组发现化合物38可显著的打散肿瘤干细胞，并抑制多种肿瘤细胞的增殖。其中对恶性黑色素瘤细胞系B16F10（IC₅₀平均为0.746 μM）和A375（IC₅₀平均为1.669 μM）作用较敏感。并可显著抑制B16F10和A375细胞的迁移、转移。与此同时肿瘤微球实验验证了截短侧耳素衍生物38可抑制多种肿瘤干细胞活性，达到治标又治本的治疗效果。

图2. 截短侧耳素衍生物38处理72小时后的肿瘤微球(A)及其定量分析(B)

程序性细胞死亡（program cell death，PCD）是指受基因调控的细胞死亡方式，程序性坏死是程序性细胞死亡的方式之一。与凋亡不同的是，程序性坏死在caspase受抑制时发生。其在细胞形态上与细胞坏死相似且具有激活自噬的特征。TNF-α诱导的程序性坏死是最典型的坏死信号通路，主要由RIPK1 (receptor-interacting protein kinase 1)、RIPK3和MLKL (mixed lineage kinase domain-like pseudokinase)参与调控。研究团队运用透射电镜技术、流式细胞术及Western blot等对该化合物诱导肿瘤细胞程序化死亡的细胞表型和作用机制进行了深入的研究。透射电镜图片表明，化合物处理后的肿瘤细胞具有典型坏死细胞的形态特征；通过细胞膜通透性和细胞线粒体膜电位流式检测发现，PI阳性细胞数量逐渐增加，肿瘤细胞膜的完整性被破坏，JC-1 单体阳性细胞百分率呈剂量依赖性显著增加，使得细胞线粒体膜电位下降；运用Western Blot检测化合物对程序性坏死经典信号通路中关键蛋白RIP3磷酸化水平的影响时发现，化合物可激活程序性坏死的经典信号通路，上调细胞中p-RIP3 表达水平，最终导致细胞死亡。

图3.截短侧耳素衍生物38诱导B16F10细胞的程序性坏死

化合物38具有良好的药物动力学参数，口服生物利用度为88%。

图4. 截短侧耳素衍生物38药物动力学参数

在小鼠体内移植瘤模型表明，灌胃给药100和200mg/Kg剂量，可剂量依赖性的抑制恶性黑色素瘤细胞B16F10和A375的增殖，且对试验动物表现出良好的耐受性。

图5. 截短侧耳素衍生物38抑制黑色素瘤B16F10、A375荷瘤小鼠肿瘤增长

该研究成果近期发表在国际药物化学顶级期刊Journal of Medicinal Chemistry 上，南开大学杨诚教授和杨光副研究员为论文通讯作者，博士生张坤、硕士生宋伟、魏明明博士和硕士生孙悦为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、天津重点科技支撑项目和宁波科技创新2025课题计划的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A Novel Anticancer Stem Cell Compound Derived from Pleuromutilin Induced Necroptosis of Melanoma Cells

Kun Zhang, Wei Song, Mingming Wei, Yue Sun, Ning Wang, Lan Ma, Xuan Yu, Ruolin Gao, Ruonan Wang, Yan Zhang, Nan Zheng, Ning Li, Linrong Mu, Zhiwen Tang, Xuechun Li, Cheng Yang*, and Guang Yang*

J. Med. Chem., 2021, 64, 15825–15845, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c01123

导师介绍

杨光

https://www.x-mol.com/university/faculty/58857