在當今社會，癌癥依舊是威脅人類健康的重大難題，化療作為常用治療手段，卻常受副作用和耐藥性困擾。尋找高效低毒的新型抗癌藥物，成為醫(yī)藥科研領域的迫切需求。近日，發(fā)表在Cell Death Discov上的一項研究Discovery of a novel potent tubulin inhibitor through virtual screening and target validation for cancer chemotherapy為癌癥化療帶來了新的突破。

微管在細胞分裂、信號傳導等多種細胞過程中至關重要，其動態(tài)平衡的破壞會導致細胞周期停滯和死亡，因此成為抗癌治療的重要靶點。微管靶向藥物分為穩(wěn)定微管和破壞微管兩類，目前已有紫杉醇等藥物用于臨床，但存在諸多問題。秋水仙堿結(jié)合位點抑制劑因水溶性好、抗血管生成能力強等優(yōu)勢備受關注，卻尚無獲批藥物，亟需開發(fā)新化合物。

研究人員對包含200340種化合物的Specs庫進行虛擬篩選，針對微管蛋白的紫杉烷和秋水仙堿結(jié)合位點，經(jīng)篩選和分析得到93個候選化合物。其中煙酰胺衍生物（化合物89）表現(xiàn)突出，在體外對HeLa和HCT116細胞抑制率超90%，且IC50值更優(yōu)。對其結(jié)構類似物研究顯示，化合物89的結(jié)構特征使其成為潛在先導化合物。

化合物89在體外展現(xiàn)出廣泛的抗腫瘤活性，對HeLa、HCT116、4T1等多種癌細胞系，均能劑量依賴性地抑制增殖，下調(diào)PCNA蛋白，減少集落形成。同時，它能抑制腫瘤細胞遷移和侵襲，阻礙傷口愈合，減少Transwell實驗中的侵襲細胞數(shù)，并通過調(diào)控EMT相關蛋白表達抑制轉(zhuǎn)移。

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圖1 虛擬篩選微管靶向藥物發(fā)現(xiàn)化合物89是一種新的潛在抗腫瘤小分子

化合物89可誘導腫瘤細胞G?/M期阻滯，上調(diào)cyclin B1，下調(diào)CDK1和Cdc25c，且Hoechst 33342染色顯示M期細胞積累。它還能顯著增加凋亡細胞比例，上調(diào)促凋亡蛋白，下調(diào)抗凋亡蛋白。

圖2 化合物89誘導腫瘤細胞周期阻滯和凋亡

機制研究表明，化合物89是秋水仙堿位點微管蛋白聚合抑制劑。CETSA實驗證明其與β-微管蛋白直接結(jié)合，體外聚合實驗顯示其類似秋水仙堿能抑制聚合，EBI競爭結(jié)合實驗和分子對接證實其與秋水仙堿位點的特異性結(jié)合及相互作用。

圖3 化合物89被鑒定為結(jié)合秋水仙堿位點的強效微管蛋白聚合抑制劑

此外，化合物89通過抑制PI3K/Akt信號通路擾亂微管網(wǎng)絡，減少p-PI3K和p-Akt表達，而PI3K激活劑可逆轉(zhuǎn)其對微管的影響。

在體內(nèi)實驗中，化合物89顯著抑制小鼠腫瘤生長，減小腫瘤體積和重量，降低腫瘤組織中Ki-67和PCNA水平，減少肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)和遠處器官轉(zhuǎn)移，同時破壞腫瘤組織中的微管網(wǎng)絡，下調(diào)PI3K/Akt通路活性。

圖4 化合物89在體內(nèi)抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移

在患者來源類器官（PDOs）中，化合物89對三種不同亞型的乳?腺癌類器官均有抑制作用，降低細胞活力，改變其大小、形態(tài)和密度，IC50值分別為1.07μM、0.81μM和0.42μM。

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圖5 化合物89在人類腫瘤類器官中顯示出抗腫瘤活性

安全性方面，化合物89在治療劑量下對小鼠無明顯毒性，不影響體重、器官重量和肝腎功能指標。

綜上，本研究發(fā)現(xiàn)的化合物89作為新型秋水仙堿位點微管蛋白抑制劑，通過抑制PI3K/Akt通路發(fā)揮顯著的體內(nèi)外抗腫瘤作用，且安全性良好，為新一代微管靶向化療藥物的研發(fā)提供了理想模板，有望在未來為癌癥患者帶來更有效的治療選擇，推動癌癥治療領域的進步。