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Cell:中药单体青蒿素治疗I型糖尿病(一)

2020.5.18

“浅析中药与西药的异同”这篇文章中,对比了中药与西药各自的优缺点,其实中药的多靶点,协同作用好的优点是西药的缺陷,而西药的成份清楚机理明晰的优点是中药的缺陷。所以,目前研究中药,先把成份理清,机理阐明。“中药复方如何发表高分SCI”两篇文章,是从科研的角度,佐证现阶段中药有效成份研究的重要性。今年12月1日,复旦大学新药益母草碱项目转让,1.5亿元。季博在转发这条消息时说了一句话,“至少五年内,从中医药中寻找有效成份开发新药是主流。从单体回归到复方,开发分子组方新药,估计至少五年以后“。大家注意这里”主流“的范围,不仅仅是中医药研究领域,而是整个新药开发领域。今天分享的文章,是发表在老大杂志Cell上的文章,Artemisinins Target GABAα Receptor Signaling and Impair a Cell Identity. 2016. Cell。刚刚发表的文章。做的是青蒿素,新药?老药?对于化学成份药来说,是老药,临床上一直在用(从中草药中寻找新药的好处,临床一直在用,毒性作用可控)。对于适应症来说,是新药。

我们从科研的角度,来分析一下这篇文章。

先看背景,背景一般都是报道过的。

1、I型糖尿病中β细胞丧失。本文研究的细分方向是如何补充β细胞。

2、α细胞可以转化为β细胞。

3、过表达Pax4可以将α细胞转化为β细胞,在β细胞中Pax4可以抑制Arx。单独抑制Arx也可以将α细胞转化为β细胞。

4、青蒿提取物可以治疗I型糖尿病。(有两篇参考文献。)文中提出,青蒿素治疗糖尿病或者在胰岛中的作用,未见报道。不知道大家想到啥了。这就是从中草药中开发新药的思路。从临床上在用的中草药中,找有效单体,开发新药。

Figure 1. A Cell-Line Model of Transcription-Factor-Mediated Transdifferentiation for Identifying Functional ARX Inhibitors

细胞模型用的是小鼠β细胞系Min6,连cell也用细胞系来研究,胰岛原代是很难搞定的。

构建了ARX诱导型的过表达稳定株。加入DOX,ARX表达,胰岛素下降(α表型)。后面以胰岛素为检测指标(分子指标)。(为啥用诱导型的,估计是害怕长时间过表达,细胞不能从α返回β了。后面的筛药是需要把α变成β。)

采用这个稳定株为细胞模型,以胰岛素为检测指标。在DOX存在的情况下(α型),进行了HCS筛选。筛选到了青蒿素。

这里HCS是筛选药物,如果是筛选功能基因,把加药改成基因操作工具就可以了。细胞模型和检测指标都是一样的。

筛选到青蒿素后,在α细胞系αTC1细胞中进行了验证。青蒿素可以诱导αTC1细胞中胰岛素的表达。其实,前面的筛选策略,可以改成在αTC1细胞中采用胰岛素作为检测指标进行筛选,更方便。那么为啥文章用了前面的复杂策略呢,肯定有原因。文中没有明说。

到底是cell的文章,在第一幅图里面,也讨论了药物对ARX核质定位的影响,因为ARX是个转录因子。

Figure 2. Artemether Induces Insulin Expression in a Cells by Targeting Gephyrin

OK,第一幅图拿到药了,因为是功能筛选,所以药物功能就有了(药效评价-细胞实验)。下面就开始做机理了。大家注意,筛药是在Min6细胞,机理却是在αTC1细胞中探讨的。

把药物分子固定,进行pulldown实验。质谱鉴定拉下来的蛋白。找到了与青蒿素可以直接结合的蛋白,gephyrin。这里找的药物靶点,是直接靶点。其实大家看第一幅图的描述,作者也做了加药和不加药的蛋白组,寻找药物后的差异蛋白。间接靶点可以从这些差异蛋白中寻找。

接着,就进行药靶鉴定了。采用RNAi在αTC1细胞中knockdown gephyrin,发现,加入青蒿素后不能上调胰岛素的表达了。(药物与药靶相关性-功能相关性-回复实验)。到底是cell,直接上回复实验。F2D。F2E图中,加入青蒿素,gephyrin上升(药物与药靶相关性-分子相关性)。


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