CN103159821B - 羊毛甾烷三萜类化合物及其应用 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
本发明公开了两种羊毛甾烷三萜类化合物及其在制备抗肿瘤活性药物中的应用,针对肿瘤特异突变基因产物的靶向筛选结果表明,这两种结构类似的羊毛甾烷三萜类化合物对带有肿瘤特异突变基因p53、Ras的肿瘤细胞具有细胞毒活性,而对正常细胞没有或只有较低的细胞毒活性,这一特性表明羊毛甾烷三萜类化合物及以其为治疗有效量的药物组合物,具有制备针对肿瘤特异突变基因p53、Ras的个性化治疗药物的应用潜力。
Description
技术领域
本发明属于药物化合物领域,具体涉及从云南升麻(C yunnanensis)地上部分分离提取的羊毛甾烷三萜类化合物KY13和KY19,及其在制备抗肿瘤药物或在肿瘤个性化靶向医疗技术中的应用。
背景技术
肿瘤是一类严重威胁人类健康的致死性疾病,其发病机制尚未完全阐明,治疗效果亦不尽人意。目前常规用于肿瘤治疗的大部分药物,均是针对细胞增殖过程中DNA复制或细胞骨架的调控来设计的。这些药物在对快速增殖的肿瘤细胞进行杀伤的同时,对人体功能维持所需的正常增殖细胞(如骨髓干细胞等等)也有很大的毒性,导致接受治疗的病人机体正常功能严重受损,对于肿瘤的抵抗能力反而下降,难以取到很好的治疗效果。因此,利用分子靶向筛选技术,针对肿瘤细胞特异性基因突变产物,筛选可以抑制这些肿瘤特异突变分子活性或表达水平的小分子化合物,从而开发形成低毒、高效的靶向个性化治疗药物,已经成为肿瘤治疗药物研发的最新趋势。目前,进入临床应用的大部分靶向药物都是国外制药公司研发形成的,这些靶向治疗药物价格昂贵,给病人造成沉重的经济负担。开发具有自主知识产权的低毒、高效的靶向个性化治疗药物,也成为国内肿瘤转化医学研究者的重要方向。
升麻是我国著名的常用中药,地下根茎入药,其药用功效为清热解毒、升举阳气和发表透疹。民间主治头痛、牙痛、咽喉痛、麻疹及子宫脱垂等妇科疾病。在我国,升麻的药用价值早在《神农本草经》中就有记载,并被列为“上品”药材。在国内升麻属植物:绿升麻(Cimicifuga foetida)、兴安升麻(C dahurica)、大三叶升麻(C heracleifolia)的根茎均作为中药升麻载入《中华人民共和国药典》2005版。同属植物黑升麻(C racemosa),又称蛇根草,在欧美国家也有悠久的使用历史。在美国,黑升麻根茎的醇提物用来治疗绝经期妇女的潮热和其它症状已有一百多年的历史。在欧洲,黑升麻作为天然雌激素替代品,治疗妇产科疾病也已有50年的历史。近十年来美国黑升麻干燥根茎的醇提取物(含总三萜皂苷成分32.5%)作为缓解更年期综合症的植物食品补充剂交易量达每年10亿美元左右,一直是十种最受欢迎的产品之一。在德国,黑升麻根茎的醇提物也被推荐来治疗经前综合症,经期腹痛和更年期综合症等症状。
云南升麻(Cimicifuga yunnanensis H)为多年生草本植物,根茎粗壮,带木质,外皮灰褐色,生有许多条根。茎高40-90厘米,下部疏被短柔毛,上部的毛较密。下部及中部的茎生为三回三出状羽状复叶;不裂或三深裂,边缘具有不规则的锯齿,两面均被短柔毛,侧生小叶斜卵形;茎上部叶为一回至二回三出复叶。总状花序长5-13厘米,通常不分枝,或有时在花序下部具1-3条分支(长3.5-7厘米);退化雄蕊椭圆形或近圆形,长3.7-5毫米,宽3-4毫米,顶端截形。白色,近膜质,二浅裂;雄蕊长达8毫米,花药卵圆形,长0.6-1毫米;心皮3-5,密被灰色柔毛,具短柄。蓇葖倒卵形,连同1-4毫米的柄共长12-18毫米,宽3-5毫米,被贴伏的短柔毛;种子4-5粒,长约3毫米,背腹面被横向的鳞翅。7月开花,9月结果。主要分布于云南西北部丽江、香格里拉和德钦一带海拔2900-4100间的山地林边和草地。
升麻属植物的化学成分和药理活性研究一直是国际上的研究热点。对升麻中化学成分的研究主要集中在三萜及其苷类成份上,对其药理活性研究则以类雌激素、抗骨质疏松为主。
约有50%的人类肿瘤中的p53是突变的,而在另外50%的肿瘤中,虽然p53未突变,但与p53调控相关的途径常常是部分缺失的。所以,针对p53突变的癌症治疗策略成为现在癌症治疗研究的主要方向之一。同时在肿瘤细胞中对于突变的p53,在Ras基因表达的背景下,细胞往往会表现出癌化的潜能,因此寻找能针对突变p53和Ras作用的化合物将有很大的治疗肿瘤的潜能。 目前,针对突变p53的治疗方法主要是依靠在肿瘤细胞中重新激活野生型p53的表达或将突变p53恢复成野生型p53的办法,主要是多肽,小分子化合物等,这些化合物都是国外根据p53的结构设计发现的,本发明主要是从云南省特有的植物资源分离提取发现具有能作用于突变p53的化合物。
目前,针对突变p53的治疗方法主要是依靠在肿瘤细胞中重新激活野生型p53的表达或将突变p53恢复成野生型p53的办法。
发明内容
本发明为了拓展升麻三萜化合物研究的新领域,充分利用我国升麻资源,开发其新用途,从四川稻城县羊拉乡采集的云南升麻(C yunnanensis)的地上部分分离到两个对p53信号通路靶向筛选细胞系有较好杀伤活性的新型羊毛甾烷三萜类化合物KY13和KY19,并命名为Yunnanterpenes D和Yunnanterpenes E;
本发明提供的环阿尔廷型三萜化合物(23R,24R,25S)-16β,23:23,26-diepoxy-3β,12β,24,25– tetrahydroxy – lanosta -7(8)-en(KY13), KY13结构式如下:
本发明提供的环阿尔廷型三萜化合物(23R,24R,25S) - 16β, 23: 23,26- diepoxy -3β,12β, 24, 5- tetrahydroxy -lanosta-7(8),9(11)-dien(KY19),KY19结构式如下:
。
本发明另一目的是提供一种药物组合物,含有有效量的上述的羊毛甾烷三萜类化合物和药学上可接受的载体。
本发明另一目的是将羊毛甾烷三萜类化合物应用在制备抗肿瘤药物中,即应用在制备靶向抗肿瘤药物中。
本发明中羊毛甾烷三萜类化合物KY13、KY19通过如下方法制备得到:
将云南升麻地上部分1.5Kg粉碎后用95%甲醇室温下浸泡提取3次,每次1天;合并提取液,50℃下减压浓缩至无甲醇蒸出,得到浸膏;浸膏用硅胶拌样,经常压正向硅胶柱层析,氯仿-甲醇(100:0,50:1,20:1,10:1,0:1)梯度洗脱,以TLC检测,收集氯仿-甲醇50:1的洗脱部分,经减压反相硅胶柱层析(RP-18,500克),甲醇-水(50:50,60:40,70:30,80:20,100:0)梯度洗脱,收集甲醇-水60:40的洗脱部分,经正向硅胶柱层析,氯仿-丙酮(20:1,10:1,5:1)梯度洗脱,以TLC检测,收集氯仿-丙酮5:1洗脱液,经半制备HPLC梯度洗脱(CH3CN-H2O:65:35-90:10)分离得到KY13和KY19的纯品。
本发明化合物可以组合物的形式通过口服或注射的形式施用于需要治疗的患者;用于口服时,可将其制成片剂、缓释片、控释片、锭剂、硬或软胶囊、滴丸、微丸、水性或油混悬剂、乳剂、可分散的散剂或颗粒剂、口服溶液、糖浆剂或酏剂;用于注射时,可制成灭菌的水性或油性溶液、无菌粉末、脂质体、乳剂、微乳剂、纳米乳剂或微囊。
本发明是将羊毛甾烷三萜类化合物KY13、KY19或其药学上可接受的盐作为有效活性成分,可进一步制成口服或注射制剂,其中可添加一种或多种药物上可接受的辅料以改善衍生产品的吸收效果或便于服用,所述的辅料包括药学领域常规的填充剂、稀释剂、粘合剂、赋形剂、吸收促进剂、表面活性剂和稳定剂等,必要时还可加入香味剂、色素和甜味剂等。
本发明靶向筛选体系以转基因小鼠细胞为基础,以肿瘤中最常见的肿瘤特异性突变基因p53和Ras构建靶向肿瘤细胞筛选体系,用MTT的实验方法体外筛选靶向抗肿瘤活性化合物。
这种靶向肿瘤细胞体系的优点是遗传背景清楚,具有不同抑癌基因突变状态和癌基因突变状态,以这些重组肿瘤细胞进行靶向筛选,我们可以较有效地筛选出针对重组细胞内携带的特异突变的活性化合物,从而实现靶向筛选的目的。
野生型的小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblast,MEF)作为对照细胞,这种正常对照细胞在药物筛选体系中的应用可以排除因为细胞毒性作用导致的细胞杀伤效应,筛选对肿瘤细胞有选择性杀伤,而对正常细胞没有毒性的天然活性物质。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的现有技术中未见报道的具有新颖结构骨架且对靶向变异p53、Ras有高效抗肿瘤活性的羊毛甾烷三萜类化合物KY13和KY19,研究数据表明,羊毛甾烷三萜类化合物KY13和KY19可以选择性的杀死带有p53、Ras突变的肿瘤细胞,而对野生型的正常小鼠胚胎成纤维细胞毒性较小。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围不局限于所述内容,实施例中方法如无特殊说明均采用常规方法,使用试如无特殊说明,均为常规市售试剂或采用常规方法配置的试剂。
实施例1 :羊毛甾烷三萜类化合物KY13和KY19的分离提取
2008年9月从四川稻城县羊拉乡采集云南升麻(Cimicifuga yunnanensis)地上部分样品1.5Kg,植物种名由昆明植物研究所邱明华研究员鉴定,生药标本存放于中国科学院昆明植物所植物化学和西部植物资源持续利用国家重点实验室(KUN No. 200809007)。
将云南升麻地上部分1.5Kg粉碎后用95%甲醇(5L)室温下浸泡提取3次,每次1天;合并提取液,50℃下减压浓缩至无甲醇蒸出,得到浸膏137.8g;浸膏(137.8g)用硅胶250g拌样,经常压正向硅胶(2000克)柱层析,氯仿-甲醇 (100:0,50:1,20:1,10:1,0:1)梯度洗脱,以TLC检测,得到5个部分洗脱液(Fr.1-Fr.5),氯仿-甲醇50:1洗脱液Fr.2浓缩后22.7g,经减压反相硅胶柱层析(RP-18,500克),甲醇-水(50:50,60:40,70:30,80:20,100:0)梯度洗脱得到Fr.2.1-Fr.2.5五个部分洗脱液;洗脱液Fr.2.5部分(甲醇-水60:40)浓缩后3.9克经正向硅胶柱层析,氯仿-丙酮(20:1,10:1,5:1)梯度洗脱,以TLC检测,收集氯仿-丙酮5:1洗脱液,经半制备HPLC梯度洗脱(CH3CN-H2O:65:35-90:10)分离得到保留时间为11.4分钟的KY 13(3.7mg),和保留时间为14.6分钟的KY 19(3.2mg)的纯品。
本实施例中羊毛甾烷三萜类化合物KY 13的结构鉴定结果如下:
化合物KY13,C30H48O6,白色粉末,[α]= -71.11 (c 0.05,MeOH);高分辨质谱(HR-EIMS)(m/z:)504.3454 [M]+计算值(C30H48O6,504.3451)。
核磁共振氢谱数据δ(ppm,C5D5N,500MHz):4.66(1H, dd, J = 14.5, 7.4Hz, 16-H), 4.52(1H, brd, J = 4.0Hz, 24-H), 4.24(1H, brd, J = 12.4Hz) 4.00(1H, d, J = 8.6Hz) (26-H); 4.24(1H, brd, J = 12.4Hz, 12-H), 3.32(1H, t, J = 8.4Hz, 3-H), 2.75(1H, dd, J = 13.8, 2.5Hz) 1.59(1H, m) (22-H); 2.64(1H, dd, J = 18.0, 7.9Hz) 2.07(1H, m) (11-H); 1.88(1H, m) 1.09(1H, overlapped) (7-H); 1.88(1H, m, 20-H), 1.84(1H, m) 1.72(1H, m) (15-H); 1.80(1H, m, 17-H), 1.72(1H, m) 1.12(1H, overlapped) (2-H); 1.59(1H, m) 1.40(1H, m) (6-H); 1.55(1H, m) 1.09(1H, m) (1-H); 1.02(1H, brd, J = 12.4Hz, 5-H),1.05(3H, s, 18-H), 0.92(3H, s, 19-H), 1.44(3H, d, J = 6.4Hz, 21-H), 1.66(3H, s, 27-H), 0.85(3H, s, 28-H), 0.93(3H, s, 29-H), 1.12(3H, s, 30-H)。
核磁共振碳谱数据δ(ppm,C5D5N,500MHz):137.6(s, 9-C), 134.3(s, 8-C), 111.3(s, 23-C), 84.4(d, 24-C), 80.2(s, 25-C), 78.4(d, 3-C), 77.8(t, 26-C), 73.7(d, 16-C), 71.4(d, 12-C), 55.6(d, 17-C), 51.5(d, 5-C), 50.5(s, 14-C), 49.7(s, 13-C), 41.0(t, 15-C), 39.9(s, 4-C), 37.9(s, 10-C), 37.7(t, 22-C), 36.6(t, 1-C), 35.2(t, 11-C), 29.1(q, 30-C), 29.1(t, 2-C), 27.1(t, 7-C), 27.07(d, 20-C), 25.4(q, 28-C), 22.7(q, 21-C), 21.4(q, 27-C), 19.8(q, 19-C), 19.1(t, 6-C), 16.9(q, 29-C), 12.1(q, 18-C)。
红外光谱数据IR (KBr) max:3452, 2961, 2874, 1630, 1453, 1377, 1168, 1034, 961 cm-1。
羊毛甾烷三萜类化合物KY 13的化学结构式如下:
KY 13被命名为Yunnanterpenes D。
本实施例中羊毛甾烷三萜类化合物KY 19的结构鉴定结果如下:
化合物KY 19,C30H48O6,白色粉末,[α]= -136.82 (c 0.05, MeOH);高分辨质谱(HR-EIMS)(m/z:)486.3344 [M]+计算值(C30H48O6,486.3345)。
核磁共振氢谱数据δ(ppm,C5D5N,500MHz):5.54(1H, brd, J = 5.0Hz, 7-H), 5.39(1H, overlapped, H-11), 4.77(1H, dd, J = 14.9, 7.6Hz, 16-H), 4.62(1H, s, 24-H), 4.34(1H, d, J = 8.6Hz) 4.09(1H, d, J = 8.6Hz) (26-H); 3.48(1H, m, 3-H), 2.78(1H, dd, J = 13.8, 2.2Hz) 1.58(1H, m) (22-H); 2.21(1H, d, J = 17.6Hz) 1.92(1H, m) (12-H); 2.11(1H, m) 1.22(1H, overlapped) (6-H); 2.04(1H, m) 1.86(1H, dd, J = 12.2, 6.7Hz) (15-H); 2.01(1H, m) 1.48(1H, m) (1-H); 1.97(1H, m, 20-H), 1.96(1H, m) 1.22(1H, overlapped) (2-H); 1.62(1H, m, 17-H), 1.24(1H, dd, J = 11.9, 5.0Hz, 5-H), 0.79(3H, s, 18-H), 1.05(3H, s, 19-H), 0.98(3H, d, J = 6.5Hz, 21-H), 1.77(3H, s, 27-H), 0.93(3H, s, 28-H), 1.12(3H, s, 29-H), 1.21(3H, s, 30-H)。
核磁共振碳谱数据δ(ppm,C5D5N,500MHz):146.7(s, 8-C), 142.1(s, 9-C), 121.5 (d, 7-C), 116.4(d, 11-C), 110.9(s, 23-C), 83.9(d, 24-C), 79.7(s, 25-C), 78.1(d, 3-C), 77.1(t, 26-C), 72.7(d, 16-C), 55.3(d, 17-C), 49.9(d, 5-C), 48.3(s, 14-C), 43.4(s, 13-C), 40.6(t, 15-C), 39.4(s, 4-C), 38.1(t, 12-C), 37.9(s, 10-C), 37.1(t, 22-C), 36.4(t, 1-C), 28.9(q, 30-C), 28.6(t, 2-C), 26.4(d, 20-C), 25.8(q, 28-C), 23.5(t, 6-C), 23.1 (q, 19-C), 20.9(q, 27-C), 20.8(q, 21-C), 18.7(q, 18-C), 16.7(q, 29-C)。
红外光谱数据IR (KBr) max:34523425, 2958, 2874, 1631, 1452, 1374, 1156, 1033, 948cm-1。
羊毛甾烷三萜类化合物KY 19的化学结构式如下:
KY 19被命名为Yunnanterpenes E。
实施例2:羊毛甾烷三萜类化合物KY13和KY19的抗肿瘤活性实验
1、筛选细胞的构建:以野生型小鼠为载体,利用近源的、分子遗传背景清楚的p53基因缺失的小鼠胚胎成纤维细胞(p53-/- 细胞),构建携带人类肿瘤中常见的p53S(简写为S)和/或Ras基因突变的小鼠肿瘤细胞 (p53 -/-+S+Ras、p53 -/-+V+Ras),具体步骤如下:
(1)Ras突变基因的载体和表达p53S突变基因的载体的构建
载体的构建方法见专利ZL200910095184.3中方法,即采用常规的基因工程方法将p53S或Ras突变基因cDNA连入PQCXIP载体中,通过测序对构建入载体的中的p53S或Ras序列进验证,构建好的载体用于在p53-/- 细胞中引入p53S或Ras突变基因。
(2)p53S或Ras突变基因载体的转染
(a) 准备phoenix细胞
在转染前一天将phoenix细胞(人胚肾细胞,用于包装带有转染基因的病毒颗粒)传代(DMEM高糖培养基,10%FBS血清,37℃二氧化碳培养箱中培养),备用;
(b) 提取转染质粒
用除内毒素的质粒提取试剂盒提取p53S-PQCXIP质粒,并测定质粒浓度(操作按试剂盒说明书内容进行);
(c) 配置转染体系(10cm培养皿)
mix1:加入24μg质粒DNA于无血清的DMEM(dulbecco's modified eagle medium,Dulbecco改良的Eagle培养基)中,定容至1.5mL, 混匀;
mix2:加入60μL 转染试剂Lipofectamine2000(Invitrogen)到无血清的DMEM中,定容至1.5mL,室温孵育5min后,将mix1和mix2混合,轻轻混匀,室温孵育20min;吸除步骤(a)中传代的phoenix细胞液中的上清液,然后将mix1和mix2混合体系加入phoenix细胞中,并加入DMEM补足到8mL,37℃二氧化碳培养箱中培养4-6h后加入血清至浓度为10%,37℃培养;
(d) 分别在转染后24h,48h两个时段,采用0.45μm孔径滤膜过滤培养的phoenix细胞液,收集上清液(即含转染病毒的培养液),并在上清中加入polybrene(凝聚胺,用于提高病毒感染细胞的效率),使polybrene终浓度为10μg/mL,将上清液加入到受体细胞p53-/-细胞中,37℃培养;
(e) 感染受体细胞48h后,加入puromycin(嘌呤霉素)(终浓度2μg/mL)进行筛选,持续筛选约一个月,建立稳定表达的细胞株。通过以上方法,将p53S和Ras基因共同转入p53-/-细胞中就得到了p53 -/-+S+Ras,将空载体(vector,V)和Ras基因共同转入p53-/-细胞中就得到了p53 -/-+V+Ras的稳定细胞株,将两细胞分别加入DMEM(10%FBS) 在37℃二氧化碳培养箱中培养。用于以下化合物的筛选。
2、细胞增殖实验:收集对数期细胞,调整细胞悬液浓度,将p53-/-+V+Ras、p53-/-+S+Ras细胞接种到96孔板上,2500个/孔,小鼠胚胎成纤维细胞 (wt细胞)接种5000个/孔,每孔溶液终体积200 μL(边缘孔用培养基填充),5%CO2,37℃培养,12h左右后分别加入浓度梯度的本发明化合物KY13 或KY19,化合物设置5个浓度,分别为0.1μM、1μM 、10μM 、30μM 、50μM,设3个平行孔,5% CO2,37℃培养72小时后,每孔加入20μL MTT溶液(5mg/mL,即0.5%MTT),继续培养4h,终止培养,小心吸去孔内培养液;每孔加入150μL 二甲基亚砜,置摇床上低速振荡10min,使结晶物充分溶解;在酶联免疫检测仪OD490nm处测量各孔的吸光值,同时设置调零孔(培养基、MTT、二甲基亚砜)。
表1 :化合物KY13,KY19的抗肿瘤活性结果
由表1可知KY19有十分显著的抗p53 -/-+V+Ras、p53 -/-+S+Ras的活性,IC50分别为9.00μM和5.08μM,但是对野生型的细胞毒性较小IC50为13.16μM,KY13 在三个细胞株的活性相似,IC50分别为5.40μM,7.70μM 和5.47μM。
实施例3 :注射液制剂的制备
按实施例1 的方法先制得KY 13,KY19以及利用有机酸( 酒石酸,柠檬酸,甲酸,乙二酸等) 或无机酸( 盐酸,硫酸,磷酸等) 制成的盐,按常规加注射用水,精滤,灌封灭菌制成注射液。
实施例4 :粉针剂的制备
按实施例1 的方法先制得KY 13,KY19以及利用有机酸( 酒石酸,柠檬酸,甲酸,乙二酸等) 或无机酸( 盐酸,硫酸,磷酸等) 制成的盐,将其溶于无菌注射用水中,搅拌使溶,用无菌抽滤漏斗过滤,再无菌精滤,分装于2 安瓿中,低温冷冻干燥后无菌熔封得粉针剂。
实施例5 :粉剂的制备
按实施例1 的方法先制得KY 13,KY19以及利用有机酸( 酒石酸,柠檬酸,甲酸,乙二酸等) 或无机酸( 盐酸,硫酸,磷酸等) 制成的盐,与赋形剂重量比为9 ∶ 1 的比例加入赋形剂,制成粉剂。
实施例6 :片剂的制备
按实施例1 的方法先制得KY 13, KY19,以及利用有机酸( 酒石酸,柠檬酸,甲酸,乙二酸等) 或无机酸( 盐酸,硫酸,磷酸等) 制成的盐,按其与赋形剂重量比为1∶5 - 1∶10 的比例加入赋形剂,制粒压片。
实施例7 :口服液制剂的制备
按实施例1 的方法先制得KY 13和 KY19以及利用有机酸( 酒石酸,柠檬酸,甲酸,乙二酸等) 或无机酸( 盐酸,硫酸,磷酸等) 制成的盐,按常规口服液制法制成口服液。
实施例8 :胶囊剂、颗粒剂、或冲剂的制备
按实施例1 的方法先制得KY 13和KY19以及利用有机酸( 酒石酸,柠檬酸,甲酸,乙二酸等) 或无机酸( 盐酸,硫酸,磷酸等) 制成的盐,按其与赋形剂重量比为5 ∶ 1 的比例加入赋形剂,制成胶囊或颗粒剂或冲剂。
实施例9 :胶囊剂、颗粒剂、或冲剂的制备
按实施例1 的方法先制得KY 13和 KY19,按其与赋形剂重量比为3 ∶ 1 的比例加入赋形剂,制成胶囊或颗粒剂或冲剂。
Claims (3)
1.结构式为式I、II所示的羊毛甾烷三萜类化合物:
式I
式II。
2.一种药物组合物,含有有效量的权利要求1所述的羊毛甾烷三萜类化合物和药学上可接受的载体。
3.权利要求1所述的羊毛甾烷三萜类化合物在制备抗肿瘤药物中的应用;
所述抗肿瘤药物为选择性的杀死带有p53、Ras突变肿瘤细胞的靶向抗肿瘤药物。
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