癌癥治療仍面臨化療藥物毒性大、耐藥頻發(fā)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。尋找高效、低毒且作用機(jī)制明確的新型抗癌藥物，是當(dāng)前醫(yī)藥(http://www.weberwork.com/sell/l_14/)研發(fā)的核心方向之一。近日，發(fā)表在《Cell Death Discovery》上的一項(xiàng)研究《Discovery of a novel potent tubulin inhibIT(http://www.weberwork.com/sell/l_25/)or through virtual screening and target validation for cancer chemotherapy》為化療領(lǐng)域帶來重要突破——研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)性篩選與驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了一種新型煙酰胺衍生物化合物89，其作為靶向微管蛋白秋水仙堿結(jié)合位點(diǎn)的強(qiáng)效抑制劑，在體外和體內(nèi)均展現(xiàn)出卓越的抗腫瘤活性與良好的安全性，有望成為新一代微管靶向藥物的候選分子。
靶向“細(xì)胞骨架引擎”：微管抑制劑的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
微管是細(xì)胞骨架的重要組成部分，在有絲分裂、細(xì)胞遷移、信號(hào)傳導(dǎo)等關(guān)鍵生命活動(dòng)中發(fā)揮核心作用。破壞其動(dòng)態(tài)平衡可導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯于G?/M期，最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，因此微管是經(jīng)典的抗癌藥物靶點(diǎn)。
目前臨床應(yīng)用的微管靶向藥物主要分為兩類：微管穩(wěn)定劑（如紫杉醇）和微管去穩(wěn)定劑（如長春堿、秋水仙堿）。盡管已有多種藥物獲批，但普遍存在水溶性差、神經(jīng)毒性高、易產(chǎn)生耐藥等問題。
其中，靶向秋水仙堿結(jié)合位點(diǎn)的抑制劑因其良好的水溶性、較強(qiáng)的抗血管生成能力以及克服P-糖蛋白介導(dǎo)耐藥的潛力而備受關(guān)注。然而，由于選擇性與毒性平衡難題，至今尚無此類藥物成功上市，亟需開發(fā)結(jié)構(gòu)新穎、活性強(qiáng)、安全性高的候選化合物。
AI賦能藥物發(fā)現(xiàn)：從20萬化合物中“鎖定”明星分子
為加速新藥發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)包含200,340種化合物的Specs小分子庫進(jìn)行了虛擬篩選，聚焦微管蛋白的紫杉烷和秋水仙堿結(jié)合口袋。經(jīng)過多輪計(jì)算模擬與結(jié)構(gòu)分析，最終篩選出93個(gè)候選分子。
其中，編號(hào)為89的煙酰胺衍生物脫穎而出：在體外實(shí)驗(yàn)中，其對(duì)HeLa（宮頸癌）和HCT116（結(jié)腸癌）細(xì)胞的抑制率超過90%，且IC??值優(yōu)于多個(gè)對(duì)照藥物。結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系（SAR）分析進(jìn)一步表明，該分子具有明確的優(yōu)化潛力，是理想的先導(dǎo)化合物（lead compound）。
多維度驗(yàn)證：從細(xì)胞到動(dòng)物，全面展現(xiàn)抗腫瘤效力
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)化合物89進(jìn)行了系統(tǒng)性藥效學(xué)評(píng)估，結(jié)果令人振奮：
抑制增殖與克隆形成：化合物89能劑量依賴性地抑制HeLa、HCT116、4T1（乳腺癌）等多種癌細(xì)胞增殖，顯著下調(diào)增殖標(biāo)志蛋白PCNA，并減少細(xì)胞集落形成能力。
抑制遷移與侵襲：在傷口愈合和Transwell實(shí)驗(yàn)中，化合物89有效抑制腫瘤細(xì)胞遷移與侵襲。機(jī)制上，它通過調(diào)控EMT（上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化）相關(guān)蛋白（如E-cadherin、N-cadherin、Vimentin）的表達(dá)，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移潛能。
誘導(dǎo)周期阻滯與凋亡：化合物89可使腫瘤細(xì)胞阻滯于對(duì)微管藥物最敏感的G?/M期，表現(xiàn)為cyclin B1上調(diào)，CDK1和Cdc25c下調(diào)，Hoechst染色顯示M期細(xì)胞大量積累。同時(shí)，它顯著增加凋亡細(xì)胞比例，促進(jìn)Bax、cleaved caspase-3等促凋亡蛋白表達(dá)，抑制Bcl-2等抗凋亡蛋白。
機(jī)制揭秘：靶向秋水仙堿位點(diǎn)，雙通路協(xié)同作用
為明確作用機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)采用多種技術(shù)進(jìn)行靶點(diǎn)驗(yàn)證：
CETSA（細(xì)胞熱遷移實(shí)驗(yàn)） 證實(shí)化合物89可直接與β-微管蛋白結(jié)合，穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)；
體外微管聚合實(shí)驗(yàn) 顯示其能像秋水仙堿一樣，顯著抑制微管聚合；
EBI競(jìng)爭結(jié)合實(shí)驗(yàn) 和 分子對(duì)接模擬 進(jìn)一步證明，化合物89特異性結(jié)合于微管蛋白的秋水仙堿位點(diǎn)，通過關(guān)鍵氫鍵與疏水相互作用穩(wěn)定結(jié)合。
此外，研究還發(fā)現(xiàn)化合物89可顯著下調(diào)p-PI3K和p-Akt蛋白水平，表明其通過抑制PI3K/Akt信號(hào)通路增強(qiáng)抗腫瘤效應(yīng)。更重要的是，加入PI3K激活劑可部分逆轉(zhuǎn)其對(duì)微管網(wǎng)絡(luò)的破壞，證實(shí)該通路在其作用機(jī)制中具有重要地位。
體內(nèi)療效與安全性：邁向臨床的重要一步
在小鼠腫瘤模型中，化合物89表現(xiàn)出顯著的抑瘤效果：
明顯抑制腫瘤生長，減小腫瘤體積與重量；
降低腫瘤組織中Ki-67和PCNA表達(dá)，表明其抑制增殖；
減少肺轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)量和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，驗(yàn)證其抗轉(zhuǎn)移能力；
免疫組化顯示，藥物處理組腫瘤組織中微管網(wǎng)絡(luò)被破壞，p-Akt表達(dá)下調(diào)。
尤為關(guān)鍵的是，在有效治療劑量下，化合物89未引起小鼠體重下降、器官重量異常或肝腎功能指標(biāo)變化，展現(xiàn)出良好的安全性和耐受性。
貼近臨床：在患者來源類器官（PDOs）中驗(yàn)證療效
為更真實(shí)地模擬人類腫瘤，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在三種不同亞型的乳腺癌患者來源類器官（PDOs）中測(cè)試化合物89。結(jié)果顯示，其對(duì)所有亞型類器官均有顯著抑制作用，IC??值分別為1.07 μM、0.81 μM和0.42 μM，且能明顯改變類器官的大小、形態(tài)與密度，充分證明其在人類腫瘤組織中的抗腫瘤活性。
結(jié)語：為新一代化療藥提供“理想模板”
本研究通過“虛擬篩選—體外驗(yàn)證—機(jī)制解析—體內(nèi)評(píng)估—類器官驗(yàn)證”的完整路徑，系統(tǒng)揭示了化合物89作為一種新型秋水仙堿位點(diǎn)微管抑制劑的巨大潛力。它不僅具備強(qiáng)效、廣譜的抗腫瘤活性，還能通過抑制PI3K/Akt通路增強(qiáng)療效，且在動(dòng)物模型中安全性良好。
這一成果為開發(fā)更高效、低毒的下一代微管靶向化療藥物提供了理想的化學(xué)(http://www.weberwork.com/sell/l_9/)模板，也為基于結(jié)構(gòu)的抗癌新藥研發(fā)提供了成功范例。隨著后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與臨床前研究推進(jìn)，化合物89有望為癌癥患者帶來更優(yōu)的治療選擇，推動(dòng)化療領(lǐng)域邁向精準(zhǔn)與安全的新階段。
