CN105560217B - 和厚朴酚在急性髓细胞白血病中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种和厚朴酚在急性髓细胞白血病中的应用。和厚朴酚用于治疗白血病和制备白血病药物,和厚朴酚通过UBCH8泛素化途径特效靶向降解AML1‑ETO蛋白,可用于M2型急性髓细胞白血病的应用。本发明将和厚朴酚用于快速特效靶向降解内源及外源表达的AML1‑ETO融合蛋白,提出其作用及其泛素化机制,在分子生物学和斑马鱼模型应用上已经证明,和厚朴酚能降解AML1‑ETO蛋白,从而达到抗白血病治疗效应。
Description
技术领域
本发明涉及了一种中药在白血病中的应用,尤其是涉及了一种和厚朴酚在急性髓细胞白血病中快速降解AML1-ETO融合蛋白的应用及其泛素化机制,和厚朴酚是能够特效靶向降解AML1-ETO蛋白的化学药物。
背景技术
急性髓细胞白血病是髓系造血干细胞恶性疾病。以骨髓与外周血中原始和幼稚髓性细胞异常增生为主要特征,传统治疗以联合化疗为主,患者的完全缓解率和长期无病生存率均不高。
M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病(Acute myeloid leukemia,AML)约占所有AML的10-15%。M2型AML存在特异的染色体易位t(8;21)。该易位使21号染色体上的AML1和8号染色体上的ETO融合形成AML1-ETO融合基因。AML1-ETO融合蛋白是染色体易位t(8;21)(q22;q22)的产物,见于15%的急性髓细胞性白血病。该融合蛋白全长含有752个氨基酸,其N端为RUNX1(runt-related transcription factor 1)也称为AML1,由染色体21q22编码,是造血分化过程中的一个重要的转录因子,含有结合DNA的结构域。C端为RUN X1T1[runt-related transcription factor 1;translocated to,1(cyclin D-relate d)],由染色体8q22编码,也称为ETO。目前普遍认为,AML1-ETO蛋白主要通过抑制野生型AML1的转录激活功能,阻断正常的造血干细胞分化,从而促进白血病的发生。用特异性siRNA抑制AML1-ETO表达后,白血病细胞增殖减少,同时伴随分化增多。因此,AML1-ETO融合蛋白是M2型白血病最主要的致病因素,抑制或快速降解AML1-ETO蛋白具有重要的临床治疗意义。
泛素-蛋白酶体通路是细胞内蛋白降解的重要途径,泛素启动酶系统负责活化泛素,并将其与待降解的蛋白结合,形成靶蛋白多聚泛素链,即泛素化。蛋白酶体系统可以识别已泛素化的蛋白并将其降解。其中,泛素连接酶E3具有底物的多样性和选择性,决定了蛋白降解的特异性。泛素介导的蛋白质降解途径的异常与肿瘤的发生密切相关。Kramer等报道:组蛋白去乙酰化酶抑制剂丙戊酸(valproic acid,VPA)通过增强UBCH8和SIAH-1表达降解AML1-ETO蛋白。冬凌草甲素(Oridonin)通过诱导凋亡,快速剪切并降解AML1-ETO融合蛋白,呈现出良好的体外抗白血病活性。
前期实验也证明和厚朴酚通过抑制组蛋白去乙酰化酶活性,诱导白血病细胞凋亡,抑制白血病细胞增殖。和厚朴酚在急性髓细胞白血病中通过上调胞质酪氨酸磷酯酶(SHP1)表达水平,抑制JAK2/STAT信号通路。同样,在实体肿瘤中,和厚朴酚通过多种机制抑制肿瘤细胞增殖、侵袭、转移。然而,和厚朴酚在细胞内的独特靶标至今未有报道。和厚朴酚作为木兰科植物厚朴的主要活性成分,历代主要本草中所载正品厚朴其药用部位均为树皮。然而据调查发现国内大量厚朴叶未加利用,任其凋落腐烂。
和厚朴酚具有多种药理作用,包括抗炎,抗心律失常,抗癫痫,抗血小板,抑制肌肉收缩和抗菌,此外还抑制肿瘤坏死因子a的表达活性等。由于上述药理作用,现有技术中和厚朴酚常用于直接和间接治疗癌症,国内外均有许多针对和厚朴酚的抗肿瘤作用进行的研究,但现有技术中没有人提出将和厚朴酚在细胞内的独特靶标涉及用于疾病等领域的应用。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题,本发明所提供了一种和厚朴酚在急性髓细胞白血病中的应用和用途,在急性髓细胞白血病中快速降解AML1-ETO融合蛋白。
本发明采用的技术方案是:
一、和厚朴酚在治疗或预防白血病和制备白血病药物中的应用。
所述和厚朴酚在白血病中快速降解AML1-ETO融合蛋白的应用和用途。
所述和厚朴酚用于特效靶向降解AML1-ETO蛋白来治疗或预防白血病。
具体地,所述和厚朴酚通过UBCH8泛素化途径特效靶向降解AML1-ETO蛋白。
所述和厚朴酚为CAS号35354-74-6,全称为3',5-二-2-丙烯基-1,1'-联苯-2,4'-二酚,5,3'-Diallyl-2,4'-dihydroxybiphenyl,分子式为C18H18O2,分子量为266.33。
上述,所述白血病为M2型急性髓细胞白血病,和厚朴酚针对于M2型急性髓细胞白血病通过UBCH8泛素化途径特效靶向治疗。
二、一种治疗白血病的药物,其成份中包含和厚朴酚。
所述白血病为M2型急性髓细胞白血病,和厚朴酚针对于M2型急性髓细胞白血病通过UBCH8泛素化途径特效靶向治疗。
本发明的有益效果是:
多种研究证明AML1-ETO融合蛋白是M2型白血病发病的关键因素。然而,目前为止,能够特效靶向降解AML1-ETO蛋白的化学药物未能进入临床实践。和厚朴酚作为中药小分子常用于治疗癌症,由于其多重药理功能,和厚朴酚被认为是一种功能众多,靶点“模糊”的活性小分子。而本发明将和厚朴酚用于快速特效靶向降解AML1-ETO融合蛋白,提出其作用及其泛素化机制,具有降低急性髓细胞白血病的发病和致病几率的作用。
本发明的和厚朴酚是一味具有广泛药效作用的中药厚朴的主要作用成分,在国内外用于多种疾病的治疗,新的药效又不断被发现尤其是其较好的抗病毒、抗肿瘤、防龋、抗菌的药效,越来越受到人们的重视,且厚朴的分布地区较广,栽培简便,资源丰富。
本发明通过在体外筛选系列小分子天然化合物后发现和厚朴酚(Honokiol,HNK)能够快速降解内源及外源表达的AML1-ETO融合蛋白,并进一步通过表达谱基因芯片发现和厚朴酚明显增强E2泛素结合酶UBCH8表达水平。通过UBCH8敲除实验,在细胞株、原代细胞、动物模型全方位验证和厚朴酚降解AML1-ETO融合蛋白的机制。
本发明的和厚朴酚特效靶向降解AML1-ETO融合蛋白,并在细胞株、原代细胞、动物模型全方位验证和厚朴酚降解AML1-ETO融合蛋白的机制。
附图说明
图1为本发明实施例的逻辑框架。
图2为实施例1不同时间40μM HNK处理KASUMI-1细胞后,western blotting(WB)检测AML1-ETO融合蛋白。
图3为实施例1不同浓度HNK处理KASUMI-1细胞24和48小时后,WB检测AML1-ETO融合蛋白。
图4为实施例1中40μM HNK处理KASUMI-1细胞24或48小时后,RT-PCR法检测AML1-ETO转录水平。
图5为实施例1中5μM Pon A诱导U937T细胞24和48小时后,WB检测AML1-ETO融合蛋白。
图6为实施例1不同时间40μM HNK处理U937T后,WB检测AML1-ETO融合蛋白。
图7为实施例1中Pon A诱导表达的U937T细胞经40μM HNK24和48小时后,WB检测AML1-ETO融合蛋白。
图8为实施例2中40μM HNK处理两位临床M2型白血病患者原代细胞24小时后,WB检测AML1-ETO融合蛋白。
图9为实施例2中40μM HNK处理两位临床M2型白血病患者原代细胞24小时后,RT-PCR法检测AML1-ETO转录水平。
图10为实施例3中不同浓度HNK处理KASUMI-1后,流式细胞技术检测早期凋亡信号Annexin V水平。
图11为实施例3中不同浓度HNK处理KASUMI-1细胞24小时后,WB检测capase3蛋白。
图12为实施例3中2μM蛋白酶体抑制剂MG132和40μM HNK同时处理KASUMI-1后,WB检测AML1-ETO融合蛋白。
图13为实施例4中40μM HNK处理KASUMI-1细胞和5μM Pon A诱导后的U937T细胞24小时后,WB检测UBCH8融合蛋白。
图14为实施例4中40μM HNK处理原代细胞24小时后,WB检测UBCH8蛋白。
图15为实施例4中40μM HNK处理KASUMI-1细胞和5μM Pon A诱导后的U937T细胞24小时后,RT-PCR法检测UBCH8转录水平。
图16为实施例4中40μM HNK处理特异性shRNA抑制UBCH8表达的KASUMI-1细胞后,WB检测UBCH8和AML1-ETO融合蛋白。
图17为实施例4中1μM HNK处理斑马鱼白血病模型48小时后,斑马鱼血管增生情况。
图18为实施例4中1μM HNK处理斑马鱼白血病模型48小时后,KASUMI-1细胞在斑马鱼体内迁移情况。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
本发明的内容为发现和厚朴酚快速特效降解AML1-ETO蛋白及其泛素化机制,是能够特效靶向降解AML1-ETO蛋白的化学药物,为治疗AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病提供相关药物依据。
和厚朴酚,3',5-二-2-丙烯基-1,1'-联苯-2,4'-二酚,5,3'-Diallyl-2,4'-dihydroxyb iphenyl分子式及分子量C18H18O2,266.33,溶于DMSO。
本发明实施例的逻辑框架如图1所示,具体实验如下:
实施例1-和厚朴酚快速特效降解M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病细胞AML1-ETO蛋白实验:
方法:
A)在不同时段,用不同浓度和厚朴酚(honokiol,HNK)处理M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病细胞KASUMI-1(RPMI 1640培养基,20%胎牛血清,5%CO2和95%加湿空气37℃培养),然后采用以下两种方式处理,再用蛋白质印迹法(免疫印迹试验,即WesternBlot,WB)及逆转录PCR(reverse transcription PCR,RT-PCR)检测细胞AML1-ETO融合蛋白及mRNA表达情况(Western Blot一律取细胞浓度2×105个/毫升,RNA取2×106个/毫升,流式细胞技术取5×105个/毫升处理);
一种方式是用40μMHNK加入到KASUMI-1中,分别在0、4、8、16、24和48小时后通过Western Blot检测AML1-ETO融合蛋白表达情况及其mRNA水平。
另一种方式是用不同浓度HNK(0、10、20和40μM)加入KASUMI-1培养基中,分别在24和48小时后通过Western Blot检测AML1-ETO融合蛋白表达情况及其mRNA水平。
B)在Pon A诱导表达AML1-ETO的U937细胞(U937T,RPMI 1640培养基,10%胎牛血清,5%CO2和95%加湿空气37℃培养)培养基中加入5uM的pon A作用48小时,诱导U937T细胞产生大量外源性的AML1-ETO融合蛋白,然后采用以下两种方式处理:
一种方式是用40μM的HNK加入诱导后的细胞系和KASUMI-1细胞,分别在0、8、16、24和48小时后检测AML1-ETO融合蛋白水平。
另一种方式是用不同浓度HNK(0、10、20和40μM)加入诱导后的细胞系和KASUMI-1细胞,分别在24和48小时后检测AML1-ETO融合蛋白水平。
试验结果:对于内源表达AML1-ETO的KASUMI-1细胞系和外源ponasterone A诱导表达AML1-ETO的U937T细胞系(如图5),如图2和图6所示,图中可见经40μMHNK分别处理0、4、8、16、24和48小时后,AML1-ETO融合蛋白浓度均呈时间依赖性降低;如图3和图7所示,图中可见经不同浓度(0、10、20、40μM)处理24h和48小时后,AML1-ETO融合蛋白浓度降低,并且HNK浓度越高,融合蛋白浓度越低;如图4所示,经HNK40μM处理24h和48小时后,其mRNA水平没有明显改变。
实施例2-和厚朴酚快速特效降解AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病原代细胞AML1-ETO融合蛋白实验:
方法:经40μM浓度和厚朴酚处理AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病细胞24小时后,用蛋白质印迹法及逆转录PCR检测细胞AML1-ETO融合蛋白及mRNA表达情况;
试验结果:如图8和图9所示,图中可见原代细胞经40μMHNK处理24小时后,AML1-ETO融合蛋白浓度降低;其mRNA水平同样没有明显改变。
实施例3-和厚朴酚快速特效降解M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病AML1-ETO融合蛋白凋亡相关实验:
方法:用不同浓度(0、10、20和40μM)HNK加入到M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞24小时,用蛋白质印迹法及流式细胞技术,检测其凋亡相关蛋白表达情况及早期细胞凋亡情况,40μMHNK和2μM蛋白酶体抑制剂MG132共同处理后,用蛋白质印迹法检测AML1-ETO融合蛋白表达情况,
试验结果:如图10所示,图中可见KASUMI-1细胞分别经不同浓度(0,10,20,40μM)HNK处理24小时和40μMHNK分别处理24小时后,早期凋亡信号AnnexinV融合蛋白浓度略有升高,并且HNK浓度越高,AnnexinV越高,细胞有一定的凋亡反应。
如图11所示,图中可见细胞凋亡相关蛋白caspase3没有明显变化,如图12所示,图中可见与只有HNK处理组相比,用蛋白酶体抑制剂MG132和HNK同时处理KASUMI-1细胞24小时后AML1-ETO蛋白降解受到抑制,证明HNK通过泛素-蛋白酶体通路降解AML1-ETO。
实施例4-和厚朴酚快速特效促进M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病AML1-ETO融合蛋白泛素化相关验证实验
方法:用40μM和厚朴酚加入到M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病细胞系,24小时后提取RNA进行基因芯片筛选,用蛋白质印迹法检测UBCH8(UbcH8是人的泛素结合酶基因UBE2L6编码的蛋白,属于主要包含Ubc结构域的第一类泛素结合酶家族(ClassIE2s)成员),再用逆转录PCR检测UBCH8的mRNA水平;在使用特异性shRNA干扰UBCH8表达后,检测和厚朴酚降解AML1-ETO融合蛋白情况。
试验结果:KASUMI-1基因芯片结果显示(如下表1)
表1
经HNK处理后UBCH8/UBE2L6蛋白表达明显提高,同时如图13-15所示,图中可见其内源,外源以及原代细胞WB和RT-PCR结果证明了UBCH8水平随着HNK处理的时间变长而增高。
当UBCH8表达经shRNA干扰后,同时如图16所示,图中可见HNK降解AML1-ETO融合蛋白能力受到抑制。由此可见,和厚朴酚通过UBCH8介导的泛素化机制降解AML1-ETO融合蛋白。
实施例5-和厚朴酚快速特效降解M2型AML1-ETO阳性的急性髓细胞白血病AML1-ETO融合蛋白的斑马鱼相关实验:
方法:使用显微注射仪,将准备好的悬浮于活细胞染色剂CM-DIL红色荧光标记的KASUMI-1细胞植入受精后4.5-5.5h斑马鱼胚胎的卵黄中部,每个鱼卵注射约5nL,总共注射约200细胞。注射后转入E3培养液(每1000L去离子水中含292.5g氯化钠、12.67g氯化钾、36.63g氯化钙和39.6g硫酸镁.调节PH只7.2),33℃孵箱下培养,待受精后24h换含有PTU的E3培养液继续培养,并持续观察至受精第三天后进行碱性磷酸酶染色法染色(3ml碱性磷酸酶液,10微升BCIP,20微升NBT),观察斑马鱼血管增生情况并拍照记录(分组为正常对照组,正常HNK处理组和造模后对照组,造模HNK处理组)。
将准备好的悬浮于CM-DIL的红色荧光标记的KASUMI-1细胞植入受精后48h斑马鱼胚胎肠下血管的卵周膜间隙,每条鱼注射10nL,约400个细胞。注射后转入含有PTU的E3培养液33℃孵箱下培养并加入4μM HNK,持续观察48小时,用荧光显微镜观察其荧光标记细胞转移情况并拍照记录(分组为造模后对照组与造模HNK处理组,以上分组为获得统计学上有意义的结果,每组必须超过50条)。
实验结果:KASUMI细胞植入受精后4.5-5.5h斑马鱼胚胎卵黄中部后,于受精后第三天观察血管增生,如图17所示,图中可见与正常组相比,注射细胞并经HNK处理48h组血管增生高于未注射细胞组,但明显低于注射细胞后处理组。
同时观察KASUMI-1细胞植入受精后48h的斑马鱼胚胎肠下血管的卵周膜间隙,如图18所示,图中可见与造模后对照组相比,注射细胞并经HNK处理48h组的细胞迁移率下降。
由此通过上述实施例细胞株、原代细胞、动物模型全方位验证可见,本发明将和厚朴酚用于快速特效靶向降解AML1-ETO融合蛋白以用于治疗和制药,并提出其作用及其泛素化机制,能降低急性髓细胞白血病的发病和致病几率。
Claims (3)
1.和厚朴酚在制备M2型AML1-ETO阳性急性髓细胞白血病药物中的应用;
所述和厚朴酚用于特效靶向降解AML1-ETO蛋白;
所述和厚朴酚通过UBCH8泛素化途径特效靶向降解AML1-ETO蛋白。
2.如权利要求1所述的应用,其特征在于:所述和厚朴酚在白血病中快速降解AML1-ETO融合蛋白的应用。
3.如权利要求1~2任一所述的应用,其特征在于:所述和厚朴酚为3',5-二-2-丙烯基-1,1'-联苯-2,4'-二酚,5,3'-Diallyl-2,4'-dihydroxybiphenyl,分子式为C18H18O2,分子量为266.33。
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