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主编
Hiroshi宫本茂
罗切斯特大学医学中心
文章类型
评论
出版的历史
收稿日期:2020年12月03日
录用日期:2021年1月2日
发布日期:2021年1月6日
版权
©2021 Choudhry N.这是一篇根据创作共用署名许可条款发布的开放获取的文章，该条款允许在任何媒体上无限制地使用、发布和复制，前提是注明原作者和来源。
引用
(2014)利用遗传机制筛选新一代抗有丝分裂植物化合物。整合癌症科学治疗8:DOI: 10.15761/ICST.1000350。
中国抗癌生物科技有限公司
中国成都，640000
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DOI: 10.15761 / ICST.1000350
有丝分裂的取消是抗肿瘤治疗的一个非常有效的理论基础。一些天然产物(NPs)通过靶向有丝分裂调节机制而发挥作用，从而抑制有丝分裂纺锤体的功效，阻断细胞分裂过程并推动细胞凋亡。因此，阻碍有丝分裂进程的NPs是目前化疗药物中最受欢迎的。这些天然抗有丝分裂产物及其衍生物被称为纺锤体毒物/毒素，是全球最常用的抗癌药物之一，如长春新碱(长春新碱、长春碱)和紫杉烷(紫杉醇、多西紫杉醇)。在过去，许多靶向微管和阻碍有丝分裂纺锤体的药物已经在临床上用于治疗广泛的人类恶性肿瘤。相反，由于中枢神经系统严重的基于机制的细胞毒性和在靶向微管时反复出现的治疗耐药，这些药物的使用受到限制[1-4]。新一代有丝分裂药物的目标是有丝分裂的调节机制，包括运动蛋白，有丝分裂动力蛋白，或Aurora和polo样激酶和复合物，它们只在细胞分裂[2]时表达。研究工作的目的是开发优良的抗有丝分裂药物，不仅作用更具体，而且还将减轻患者的副作用负担。此外，由于癌症细胞显示了大量的表型混杂，它们对表型筛选具有典型的响应性，这将有助于将分子机制转化为治疗癌症的治疗方法，使用熟悉的细胞表型，遵循机制信息表型筛选理论。
表型筛选、高含量筛选、抗有丝分裂活性、纺锤体毒素、CPP复合物、多倍体、椰碱、乙酰椰碱
已经观察到，微管动力学的轻微改变可以激活纺锤体检查点，并在有丝分裂期阻止细胞周期的进展，其结果是细胞死亡。我们对微管药物靶点机制的认识的提高，有助于改进抗癌治疗方案[5]。抑制微管动力学和杀死肿瘤细胞似乎是阻碍有丝分裂药物的常见机制。与正常细胞相比，癌细胞对这类药物相对敏感，原因是它们分离得比正常细胞快。因此，癌细胞经历了对有丝分裂毒素[6]的易感性阶段。
Curcumin-induced G2在8个结直肠癌细胞系中可见/M转变和有丝分裂阻滞。它通过破坏有丝分裂的主要事件，如中心体分离，赤道染色体排列和双极纺锤体装配[7]。在高浓度(10-100 nM)时，长春花生物碱损害HeLa细胞的有丝分裂纺锤体，并解聚微管[8]，从而使癌细胞在有丝分裂时因染色体[5]浓缩而停止分裂。紫杉醇通过激活有丝分裂检查点/纺锤体组装检查点来促进细胞有丝分裂，这是有丝分裂过程中防止染色体分离[9]错误的关键细胞周期控制机制。combretastatin显示细胞毒性和阻止微管蛋白聚合在体外在癌症细胞［10］．与抗有丝分裂剂相比，这些化合物是有益的，因为它们也作为血管生成抑制剂，被称为血管破坏剂[11,12]。埃波霉素A和B［13］是一类新的mta，可以固定微管并抑制有丝分裂纺锤体上微管的动态行为，从而阻止癌细胞有丝分裂。尽管它们作为化疗药物被广泛使用，但这些药物在中枢神经系统中具有显著的基于机制的细胞毒性，常常会产生治疗耐药性[14,15]。为了优化疗效，同时最大限度地减少纺锤体毒素的不良影响，研究和开发也集中在特定的药物输送系统或向癌细胞输送前药物。
作为与微管蛋白结合的纺锤体毒素的替代品，一些化合物表现出抑制激酶活性的抗癌治疗效果，而激酶对有丝分裂的进展至关重要。与纺锤体毒素相比，这种方法看起来更有希望避免细胞毒性。有丝分裂抑制剂已经为大约12个有丝分裂调节剂开发。尽管其中一些已经在临床试验中得到验证，但该领域的临床突破仍在等待中[16-18]。合成小分子在有丝分裂调节因子的潜在抑制剂中占主导地位，而非纺锤体毒素抗有丝分裂调节因子(NP)化合物的代表性不足。近年来，人们对新型筛选具有破坏癌细胞有丝分裂能力的植物化学物质[19]的应用越来越感兴趣。
在过去的三十年里，抗癌药物的开发主要是针对预先确定的靶点。然而，抗肿瘤化合物的表型筛选(PS)程序已经充分增加。这可能是一种较少偏见的方法，特别是在没有达到一个目标的预期的情况下。由于阳性打击完全依赖于观察到的表型，细胞检测(有时是有机体)的PS可以揭示新靶点的抑制剂，可能是期望的表型[20]的上游。当一个人对所检测的疾病途径不太了解时，这一点很重要。在PS上发表了各种研究，记录了其相对于基于靶标的筛查研究的优势[21-23]。在这篇评论中，我们讨论了最近发表的一项研究[19]，该研究强调了在文库天然化合物中发现抗有丝分裂活性的机制信息和表型筛选的潜力。该研究描述了一种独特的基于图像的高通量筛选(HTS)生物测定方法，以识别能模拟抑制染色体客运蛋白(CPP)复合物引发细胞分裂缺陷[19]的NPs。
CPP复合物由Aurora B丝氨酸/苏氨酸激酶亚基(AURKB)、内着丝粒支架蛋白、INCENP(内着丝粒)组成蛋白质)，以及两个小的调节成分，survivin和borealin(也称为Dasra)[24-25]。CPP复合体对于确保染色体分离的准确性、纺锤体检查点反应的维持和细胞质分裂的完成至关重要。特别是CPP的两个组成部分，AURKB和survivin，作为新型抗癌治疗药物[26]的靶点而受到关注。这种关注源于它们在多种人类恶性肿瘤中的过度表达，以及在模型系统[27]中促进肿瘤发生的能力。在癌细胞中，使CPP复合体失效可产生多效性细胞分裂缺陷、凋亡和致命自噬[28-30]，而过度表达MYC致癌基因的细胞已被证明特别容易使CPP失效。MYC合成的致死药物相互作用是一个有吸引力和活跃的研究领域，因为MYC是一种转录因子，已被证明难以用小分子[31]直接抑制。
Li等人[19]进行了基于图像的HTS，他们事先了解了CPP复合物在协调核分裂和细胞分裂中的多功能功能。他们专门为类似CPP复合体在药物敏感细胞系中失效时所看到的表型进行了评分。阳性打击的参数是在药物治疗24小时时有丝分裂指数(MI)的升高，指示停止，以及在药物治疗48小时时多倍体细胞的积累，指示细胞动力学失败。由于知道这两种表型都是由CPP抑制引起的，研究人员可以排除在有丝分裂中只引起细胞长时间停止的化合物，这种表型通常是由纺锤体毒素引起的。通过H2B-GFP融合蛋白在筛选细胞系中的工程表达，方便了有丝分裂细胞和多倍体的可视化。在从> 2000植物中筛选了17000个提取物的NP文库后，他们鉴定出了一种类似于CPP抑制的提取物c . longicalcarata。采用生物分析指导的分离纯化工艺，对活性组分进行了鉴定，确定了碱及其衍生物乙酰碱。
喹啉和乙酰喹啉都是已知的植物化学物质，以前已经从其中分离出来incisa延胡索(家庭罂粟科;IPNI: 672291-1)[32]和样地延胡索(家庭罂粟科;国际:672108 - 1)[33-34]。它们已知能刺激多种药理活性[35-38]，但还没有关于抗有丝分裂活性的描述。随着最近的描述，我们现在可以把这些植物化学物质的抗有丝分裂和多倍体诱导活性归因于这些植物化学物质，这戏剧性地表明了在发现替代的抗有丝分裂化合物用于癌症治疗和已知植物化学物质的新生物学活性方面的机制信息表型筛选的前景。不像梭形毒素(类星体和长春花在有丝分裂过程中，椰碱和乙酰椰碱不能永久阻止细胞分裂。相反，这两种化合物通过在前期短暂的细胞阻滞提高了有丝分裂指数，并通过阻止细胞分裂最终诱导多倍体(图a和B)。．这些细胞分裂缺陷类似于CPP配合物失能时所看到的缺陷(图C)。然而，CPP配合物的催化活性不受这些化合物的影响。它们仍然有可能干扰CPP复合物或复合物下游组分的定位。尽管这些植物化学物质的有丝分裂目标仍然很神秘，它们具有优异的类铅特性，值得研究作为一种新的支架来修饰更有效的类药物性铅，这些类药物可能是治疗人类癌症的抗有丝分裂剂，而目前使用的抗有丝分裂剂没有相关的毒性作用。
图1:展示比较的表型:A)用榛木碱和乙酰榛木碱处理B)纺锤体毒素处理C)两种化合物的作用机制。
针对有丝分裂期间最脆弱的癌细胞，已经引发了对有丝分裂细胞死亡途径的若干研究。因此，靶向微管和破坏有丝分裂纺锤体正常功能的NPs是临床提供的最好的化疗药物。尽管传统的抗有丝分裂药物，如紫杉烷类和长春花生物碱，已经在临床上使用了几十年，但患者对这些药物反应的不可预测的复杂性仍然是其临床成功的主要挑战。此外，还需要解决耐药性和毒性问题。新一代的抗有丝分裂药物，通过一个独特的作用机制，可能克服这些限制。这里描述的工作集中在新的筛选方法，以发现新一代的抗有丝分裂化合物，通过不同的机制工作。看起来，椰碱和乙酰椰碱可以模仿CPP复合物干扰有丝分裂调节因子，而不是通过破坏微管。这些化合物作为修饰支架的发展可能产生有效和安全的抗有丝分裂治疗分子。需要时间来探索越来越多的新型天然抗有丝分裂药物，这些药物证明有可能规避与抗有丝分裂治疗相关的挑战。
Hiroshi宫本茂
罗切斯特大学医学中心
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收稿日期:2020年12月03日
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发布日期:2021年1月6日
©2021 Choudhry N.这是一篇根据创作共用署名许可条款发布的开放获取的文章，该条款允许在任何媒体上无限制地使用、发布和复制，前提是注明原作者和来源。
(2014)利用遗传机制筛选新一代抗有丝分裂植物化合物。整合癌症科学治疗8:DOI: 10.15761/ICST.1000350。
图1:展示比较的表型:A)用榛木碱和乙酰榛木碱处理B)纺锤体毒素处理C)两种化合物的作用机制。
