CN105997992B - 化合物dy1在制备抗大肠癌药物中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供化合物DY1在制备抗大肠癌药物中的应用。本发明根据现有文献报道，对新发现的大肠癌表面分子CD58进行研究，选定与CD58特异性结合的小分子化合物作进一步的药物研究，通过计算机辅助药物筛选技术获得来源于天然产物的靶向小分子药物，细胞生物学实验结果表明，天然产物DY1对SW620人结肠癌细胞系的生长有明显的抑制作用，其IC50值为31.30±0.88μmol，可进一步用于新的大肠癌治疗药物的研发。

Description

化合物DY1在制备抗大肠癌药物中的应用
技术领域
本发明涉及生物医药领域，具体地说，涉及化合物DY1在制备抗大肠癌药物中的应用。
背景技术
天然产物是指动物、植物、昆虫、海洋生物和微生物体内的组成成分或其代谢产物以及人和动物体内许多内源性的化学成分的统称，其中主要包括蛋白质、多肽、氨基酸、核酸、各种酶类、单糖、寡糖、多糖等天然存在的化学成分。天然产物在药物研发中有着广泛的应用，现已开发出的典型药物有奎宁、吗啡、地高辛、长春新碱等。从天然产物中寻找生物活性成分和先导物，以研究创新药物，是世界各国新药研究者公认的有效途径之一，已取得多项成果。由于与合成化合物相比，天然产物与人体的内生代谢产物结构相似，具有更好的成药性，为肿瘤的治疗提供新手段。
根据美国权威杂志CA:a cancer journal for clinicians的最新统计，近年来大肠癌的发病率在全球范围内仍呈持续上升的趋势，而这一趋势在中国尤其明显。2015年中国癌症统计数据显示，大肠癌的发病率和致死率均高居肿瘤前五，且发病年龄有所提前。然而，由于发现较晚、患病原因不明、基因变异种类繁多等原因，使得目前很难开发出新的能有效医治大肠癌的疗法或药物。
最新研究表明，大肠癌表面分子CD58可以通过降解Dkk3，激活Wnt通路，从而促进大肠癌肿瘤起始细胞的自我更新。研究人员还发现，降低CD58的表达，可以显著抑制癌细胞的生长和肿瘤的形成。因此，对大肠癌表面分子CD58进行药物研究，通过虚拟筛选获得靶向小分子药物，将有助于研究治疗大肠癌的新药物和治疗方案。
目前分子靶向药物中，应用于大肠癌中的主要有抗血管内皮生长因子的贝伐单抗及抗表皮生长因子受体西妥昔单抗和帕尼单抗。分子靶向药物常联合化疗使用，不仅能提高化疗的疗效，还可以逆转一部分患者耐药的情况，一般在提高疗效的同时，不增加严重的不良反应。因此，分子靶向药物在大肠癌的临床治疗中有较大的应用价值及较好的前景。
自2007年O’Brien和Ricci-Vitiani发现第一个大肠肿瘤起始细胞CD133+以来，一些靶向大肠癌的细胞表面分子被相继发现，包括CD44、CD24、CD26、Lgr5等，这些分子可以标记不同大肠肿瘤起始细胞的亚群，也可以作为新的靶标来杀死和铲除大肠癌细胞。然而，目前还没有针对这些细胞表面分子的有效分子靶向药物。
发明内容
本发明的目的是提供化合物DY1在制备抗大肠癌药物中的应用。
为了实现本发明目的，本发明根据现有的文献报道，对新发现的大肠癌表面分子CD58进行研究，选定与CD58特异性结合的小分子化合物作进一步的药物研究，通过计算机辅助药物筛选技术获得来源于天然产物的靶向小分子药物，以期得到对成药有价值的先导化合物。
从PDB数据库中搜索CD58晶体结构，选取X-ray获得、解析度最高的1CCZ(1.8埃)为其晶体结构。可知CD58解析出的晶体结构包含domain 1(配体结合区)和domain 2两部分(图1A)，其中AGFCC'C”界面为domain 1与CD2的结合界面(图1B)。
CD58通过与CD2蛋白之间的相互作用参与T细胞信号转导，其蛋白蛋白相互作用界面AGFCC'C”有多个带电荷氨基酸残基(10个负电性、6个正电性残基)，能与配体形成较好的静电相互作用，且基于此界面的多肽抑制剂已有多个成功案例。研究表明，Glu25、Lys29、Lys32、Asp33、Lys34、Glu37、Glu39和Phe46为CD58和CD2相互作用的关键残基。
结合AGFCC'C”界面的关键残基，1CCZ静电表面图，划定AGFCC'C”界面的活性位点(图2A)。
以CD58(1CCZ)为靶标进行计算机虚拟筛选，活性位点如图2B所示，针对已构建的天然产物库(149519个化合物)、中草药库(33765个化合物)进行虚拟筛选，各选取前200个化合物进行下一步分析。利用Molbase、Chembook等网站进行可购买性查询，挑选能够购买的化合物进行视觉分析，最终选定了13个化合物作为大肠癌候选新药物的研发。进一步通过细胞生物学实验，确定天然产物DY1对SW620人结肠癌细胞系有一定的抑制作用。
本发明化合物DY1的结构如下：
其英文名为
4-(3,7-dihydroxy-10,13-dimethyl-2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-tetrad ecahydro-1H-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl)-N-(6-nitro-2-oxo-indolin-3-ylidene)amino-pentanamide。
本发明提供化合物DY1在制备抗大肠癌药物中的应用。
本发明还提供化合物DY1与化疗药物联用在制备抗大肠癌药物中的应用。
本发明进一步提供化合物DY1作为人结肠癌细胞系SW620抑制 剂在制备抗癌药物中的应用。
进行细胞生物学实验，选用SW620人结肠癌细胞株作为受试细胞系，按适量的细胞接种浓度常规细胞培养法进行培养；CCK-8试剂法测定药物的IC50值以及它们的抗癌作用。实验结果表明，天然产物DY1对SW620人结肠癌细胞系的生长有明显的抑制作用，其IC50值为31.30±0.88μmol，可进一步用于新的大肠癌治疗药物的研发。
附图说明
图1为本发明大肠癌表面分子CD58晶体结构图；其中，A为CD58晶体结构(PDB：1CCZ)；B为CD58domain 1的结构示意图。
图2为本发明大肠癌表面分子CD58晶体结构(PDB：1CCZ)的活性位点；其中，A中的球棍模型表示CD58-CD2结合及AGFCC'C”界面的关键残基；B为虚拟筛选时活性位点设置参数。
图3为本发明实施例1中化合物DY1对人结肠癌细胞系SW620细胞生长抑制实验结果。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1 化合物DY1对人结肠癌细胞系SW620的抑制作用
1、选用对数生长期的SW620贴壁细胞，用胰酶消化后，用含10％胎牛血清的DMEM培养基分别配成1.25×105个/ml的细胞悬液，接种在96孔培养板中，每孔接种200μl，37℃，5％CO2培养。
2、配制试样(化合物DY1)母液，用无血清的DMEM培养基将试样(化合物DY1)温育震荡溶解，配制成终浓度为2mg/ml的母液；配制五倍稀释的工作液，终浓度为1mg/ml、200μg/ml、40μg/ml、8μg/ml、1.6μg/ml、320ng/ml，配制阳性对照药物尼莫司丁50mg/ml母液，并配制五倍稀释的工作液，终浓度为1mg/ml、200μg/ml、 40μg/ml、8μg/ml、1.6μg/ml、320ng/ml。
3、24h后换新的含不同浓度待测样品的培养基，每组设3个平行孔，每种药物重复三次实验，37℃，5％CO2培养48h，倒置显微镜下观察。
48h后弃去上清液，小心用正常的完全培养基清洗一次，每孔加入200μl完全清培养基，再在每孔加入20μl CCK-8试剂，37℃继续培养4h。用微型超声振荡器混匀后，在酶标仪上以试验波长为450nm测定光密度值。
计算化合物DY1的药物毒性/细胞生长抑制率，结果见图3。
由此计算化合物DY1的IC50值，见表1。
表1
注：MWT—Molecular Weight，相对分子质量；IC50—凋亡细胞与全部细胞数之比等于50％时，药物的浓度。
由表1可知，化合物DY1有活性，其IC50值为31.30±0.88μmol，小于阳性对照药物尼莫司丁的IC50值(47.14±4.45μmol)，说明其对SW620大肠癌细胞系的生长有明显的抑制作用，可进一步用于新的大肠癌治疗药物的研发。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
参考文献
1.Chen,W.,Zheng,R.,Baade,P.D.,Zhang,S.,Zeng,H.,Bray,F.,...&He,J.(2016).Cancer statistics in China,2015.CA:a cancer journal for clinicians,66(2),115-132.
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3.Ricci-Vitiani,L.,Lombardi,D.G.,Pilozzi,E.,Biffoni,M.,Todaro,M.,Peschle,C.,&De Maria,R.(2007).Identification and expansion of human colon-cancer-initiating cells.Nature,445(7123),111-115.
4.O’Brien,C.A.,Pollett,A.,Gallinger,S.,&Dick,J.E.(2007).A human coloncancer cell capable of initiating tumour growth in immunodeficientmice.Nature,445(7123),106-110.
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6.Gokhale,A.,Kanthala,S.,Latendresse,J.,Taneja,V.,&Satyanarayanajois,S.(2013).Immunosuppression by Co‐stimulatory Molecules:Inhibition of CD2‐CD48/CD58Interaction by Peptides from CD2 to Suppress Progression ofCollagen‐induced Arthritis in Mice.Chemical biology&drug design,82(1),106-118.
7.宋新蕊，李达，陈洁，赵勇(2014).计算机辅助药物筛选平台及应用.生物信息学.Vol.12,No.4.
8.http://cdb.ics.uci.edu/cgibin/ChemicalDetailWeb.py？chemical_id＝7461304 。

Claims (2)

1.化合物DY1在制备抗大肠癌药物中的应用，其中，化合物DY1的结构如下：
2.化合物DY1与化疗药物联用在制备抗大肠癌药物中的应用，其中，化合物DY1的结构同权利要求1的所述。
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