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抗肿瘤药物的研发之生物碱类化合物

上一篇 / 下一篇  2019-04-03 09:23:16

生物碱又称为植物碱,是来源于生物界的一类含氮有机化合物,其数量多、结构类型复杂多样。大多数的生物碱具有不同的、显著的药理活性、生态学效应等,一些从植物中提取的生物碱类化合物,通过化合物活性测试发现具有抗肿瘤活性。这些天然植物中的生物碱,在抑制细胞端粒酶活性、减少肿瘤扩散以及诱导肿瘤细胞分化与凋亡、抑制肿瘤细胞周期和增殖等多方面具有显著活性,并且具有提高机体免疫功能、减低化疗不良反应等功效。

生物碱是一类重要的天然产物,来源于自然界的生物碱类化合物资源丰富、作用广泛。从多样性的生物资源中分离和筛选具有抗癌活性的生物碱类化合物,进行化合物活性测试研究以及化合物结构修饰和优化,对于研发抗癌药物具有深远的意义。

1、从植物中分离得到的抗肿瘤生物碱类化合物活性测试研究

1)从柳树中分离得到的生物碱类化合物抗肿瘤活性研究

通过从灌木Combretum Caffrum分离得到的6种生物碱类化合物进行体外抗肿瘤活性复筛选[1]。研究者采用MTT法观察这6种化合物对K562(人粒性白血病细胞)MCF-7(人乳腺癌细胞)DU-145(人前列腺癌细胞)NCI-H460(人非小细胞肺癌细胞)HCT-116(人结肠癌细胞细胞)6种人癌细胞株的影响。结果发现这6个化合物具有不同程度的抑制人癌细胞株增殖的作用,其中以C002化合物体外抗肿瘤活性最强。因此 C002化合物体外抗肿瘤活性与CA4相当,有潜力成为新一代肿瘤血管阻断剂候选药物。

具有抗癌作用的化合物活性测试和筛选研究主要利用体外肿瘤细胞株,如白血病、乳腺癌、肝癌、肺腺癌、结肠癌等来检测化合物对细胞生存的抑制作用。美迪西是一家临床前CRO公司,在上海建立了一家集化合物合成、化合物活性筛选、结构生物学、药效学评价、药代动力学评价、毒理学评价、制剂研究和新药注册为一体的符合国际标准的综合技术服务平台。

2)从洋紫荆中分离纯化得到的生物碱类化合物抗癌活性研究

有研究者研究了洋紫荆中的抗癌活性成分[2]。方法是采用色谱法与生物活性追踪相结合分离纯化活性成分,丽丝胺罗丹明B(SRB)法检测化合物对K562细胞增殖的影响,流式细胞仪检测化合物对K562细胞周期的影响。结果分离得到4个具有活性的生物碱类化合物,用现代谱学方法鉴定为N naphthyl 2 aniline(1)biocyclomahanimbine(2 )mahanimbine(3)girinimbine(4 )。化合物 1 3体外具有明显诱导K562细胞调亡作用。结果发现4个生物碱类化合物均为该属中首次分离,其中化合物1的体外抗癌活性为首次报道。

2、常见的几种具有抗肿瘤功效的生物碱

多年来在植物中发现了多种抗肿瘤活性物质,研究表明具有抗肿瘤功效的生物碱包括喜树碱、苦参碱、长春碱、石蒜碱、小檗碱、三尖杉酯碱等,种类多样,其抗肿瘤作用机制也多有不同。

1)喜树碱类化合物

喜树碱是一种从植物中提取的抗癌药物,主要从中国中南、西南分布的喜树的种子或者根皮中提取得到,喜树碱类化合物活性测试研究发现具有很强的抗肿瘤活性。喜树碱及其类似物是拓扑异构酶I (topoisomerase I)的特异性抑制剂,它能够抑制s期肿瘤细胞内显著高于正常组织中的Topo I,引起DNA损伤,从而选择性地抑制增殖期肿瘤细胞的DNA复制,对转移性结、直肠癌,顽固性卵巢癌等多种肿瘤有显著疗效。

2)长春花类生物碱

对于开发其他重要以及拯救生命的药物方面,植物仍是大量未开发的资源。长春花是夹竹桃科长春花属的一种重要药用植物,其中长春碱和长春新碱是目前应用最广泛的天然植物抗肿瘤药物,具有较强的抗癌作用。长春新碱,长春碱以及半合成的长春瑞宾都具有抗肿瘤的作用,长春新碱可抑制k562细胞增殖,机制可能是降低细胞膜磷脂酰肌醇激酶的活性。

3)苦参碱类化合物

苦参碱(matrine)是中药苦参的主要活性成分之一,广泛存在于豆科植物苦参、苦豆子及广豆根中。研究结果显示苦参碱具有广谱抗肿瘤作用,且在抗肿瘤的同时,对正常细胞不产生破坏作用,甚至能升高白细胞数、提高机体免疫功能,这是众多化疗药物所不能及的,为寻找新型抗癌药提供了良好的前景。有研究者对苦参碱类化合物结构进行改造,并对其结构改造物进行体外抗肿瘤化合物活性测试研究,进而确定其结构中的活性功能团,以便进一步结构优化,为开发和筛选出具有更好药理活性的药物提供理论基础。

4)石蒜科生物碱

石蒜碱是石蒜科植物中含量较高的生物碱成分。石蒜碱是最早分离得到的单体生物碱,研究发现石蒜碱对人早幼粒白血病HL-60细胞、人乳腺癌MCF-7细胞、小鼠黑色素瘤B16F10细胞等多种肿瘤细胞株显示出良好的抗肿瘤活性,作用机制与其抗增殖、细胞凋亡诱导作用有关。石蒜碱主要通过触发线粒体凋亡途径来发挥凋亡诱导作用。

5)小檗碱生物碱

小檗碱又称黄连素,是从毛茛科黄连属植物黄连、黄柏根茎中提取的生物碱。小檗碱具有细胞毒性,可抑制肿瘤细胞生长并促进其凋亡,对时间和剂量显示出依赖性。小檗碱可通过将碱性成纤维生长因子活化的人脐静脉内皮细胞周期阻滞在G0/G1期来抑制活化HUVEC细胞的增殖,从而诱导该细胞发生凋亡,抑制新血管生成,达到抗肿瘤目的。

生物碱是从天然动植物和微生物中发现的活性较好的抗癌活性成分,它也是人类较早认识的一类天然活性成分。因此进行生物碱类化合物活性测试,并进一步探索生物碱的抗肿瘤机制,对于研发新型抗肿瘤生物碱类药物提供了研究基础。

[1]柳树中生物碱类化合物抗肿瘤活性的体外实验研究[J].

[2]洋紫荆中生物碱类抗肿瘤活性成分的研究[J].

 


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