中科院专家破解中药黄芩合成抗癌物质的秘密

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肿瘤防治研究2019年第46卷第5期 Cancer Res Prev Treat,2019,Vol.46,No.5·498·

中科院专家破解中药黄芩合成抗癌物质的秘密

中科院上海辰山植物科学研究中心(上海辰山植物园)药用植物与健康组成功完成了唇形科植物黄

芩全基因组测序,并分析了黄芩中活性成分的进化机制,进而完整阐明了抗癌活性物质汉黄芩素的合成

机制,成功解析了一种使用2000多年的药用植物中的珍贵化学物质合成途径,为通过合成生物学获取汉

黄芩素提供了基础,也为其它唇形科植物的遗传分析提供了参考。4月14日相关研究成果在线发表于《分

子植物》(doi.org/10.1016/j.molp.2019.04.002)。

黄芩是一种著名的唇形科药用植物,原产于中国。黄芩叶片中含有野黄芩素、野黄芩苷,根中则含

有黄芩素、汉黄芩素等活性物质。现代科学研究表明这些黄酮类成分具有抗菌,抗病毒,抗氧化,抗

癌,保肝和神经保护特性,它们还能够抑制并杀死肿瘤细胞,且对正常动物细胞没有副作用,但由于缺

乏基因组信息而使黄芩栽培育种及遗传改良受到限制。

论文第一作者、该课题负责人赵清博士告诉记者,通过全基因组测序,研究团队搞清楚了黄芩素及

汉黄芩素在黄芩中的产生及进化机制,也阐明了汉黄芩素的合成路径。一般来说,唇形科植物重复序列

较高且由于黄芩自身自交不亲和特性会带来基因组的高复杂性。因此,研究人员采用了三代PacBio测序

技术,结合Illumina数据纠错,再用10X genomics技术延伸片段长度,最后用Hi-C技术将98.04%基因组序

列挂载到黄芩的9条染色体上。这样,研究人员得到了高质量的黄芩基因组,测得序列占预估基因组的94.73%,N50 达到 33.2 Mb。并以此为基础,结合研究团队的分子生物学及代谢生物学实验分析,最终完

整解析了黄芩中特有的抗癌物质汉黄芩素的进化及合成机制。(来源:中国科学报)

炎症如何转化为癌症 

科研人员发现重要趋化因子

近年来研究发现长期或过度炎症

状态可导致癌症,武汉大学科研人员

多年研究发现并证实,人趋化素样因

子是炎癌转化过程中的一种重要趋化

因子。肿瘤学研究领域国际权威杂志

《临床癌症研究》近日在线发表武大

基础医学院朱帆教授课题组关于肿瘤

的炎癌转化机制最新研究成果。

炎症被认为是机体对损伤或感染

的一种局部保护反应,20%以上的癌

症是由炎症引发而来,其中90%原发

性肝细胞癌由慢性肝炎转化而来。而

趋化因子与肿瘤的关系是近年来炎癌

转化机制研究的重点与热点,朱帆课

题组科研人员首次发现人趋化素样因

子在原发性肝细胞癌组织中明显高表

达,并与原发性肝细胞癌的进程密切

相关。进一步研究表明,这一趋化因

子能通过炎癌转化的重要信号通路,

诱导肝癌细胞的恶性转化,最终导致

原发性肝细胞癌的转移。

这一趋化因子能通过信号通路抑

制经典抗癌药物对肝癌细胞的杀伤作

用,影响治疗效果。这项研究揭示了

趋化因子在原发性肝细胞癌中所扮演

的重要角色,从全新的角度诠释了原

发性肝癌中炎癌转化的机制,为原发

性肝癌的靶向治疗及耐药性研究提供

了新的思路。(来源:新华网)铁蛋白探针精准靶向肝癌研究获进展

中国科学院生物物理研究所阎锡蕴课题组在前期利用人

铁蛋白特异识别肿瘤标记分子TfR1的特性,将纳米酶精准输

送到肿瘤部位,并通过酶催化产生活性氧(ROS)杀伤肿瘤

的基础上,又设计出一种能够特异靶向肝癌,使其可视化并

杀死肝癌细胞的新型铁蛋白探针。

研究作者筛选了多种不同种属来源的铁蛋白,最后证明

激烈火球菌铁蛋白探针有三个特性:(1)识别肝癌:通过基

因工程手段在其表面展示肝癌靶向肽SP94,后者特异结合肝

癌细胞表面的受体葡萄糖调节蛋白78(GRP78);(2)当内

腔装载Co3O4纳米酶时,铁蛋白探针催化过氧化物酶底物,使

肝癌细胞可视化。研究人员发现,Co3O4纳米酶的催化效率是

铁基纳米酶的20倍,提高了肝癌检测的灵敏度;(3)当内腔

装载阿霉素时,铁蛋白药物精准杀伤肝癌细胞。激烈火球菌

铁蛋白可装载400个阿霉素分子,是人铁蛋白载药量的10倍,

抗体载药量的50~100倍。

在肝癌诊断方面,通过对424例临床肝细胞癌组织的检

测发现,装载Co3O4的铁蛋白纳米酶HccFn(Co3O4)能够将

肝细胞癌组织和正常肝组织区分开来,灵敏度为63.5%,特

异性为79.1%。这一结果与临床上使用的肝癌标志物甲胎

蛋白(AFP)相当;此外,进一步的病理分析表明,探针HccFn(Co3O4)检测结果与肝细胞癌患者预后相关。

在肝癌治疗方面,激烈火球菌铁蛋白药物(HccFn-Dox)在

荷肝癌裸鼠模型中高效杀伤肝癌及肺转移后的肝癌组织,而

对正常组织无明显副作用。其作用机制可能是通过铁蛋白表

面的肝癌靶向肽SP94特异结合GRP78受体,GRP78介导内吞

后进入肝癌细胞溶酶体,在溶酶体酸性环境中铁蛋白裂解释

放出阿霉素,后者杀伤肝癌细胞。这项研究有望为肝癌的诊

断与治疗提供新思路。

两项成果近期分别发表在ACS Applied Materials & Interfaces

和Theranostics杂志上。(来源:中科院生物物理研究所)