CN113906006A - 用于增加mhc-i表达和调节组蛋白去乙酰化酶活性的化合物 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种在真核细胞中调节主要组织相容性复合体I类(MHC‑I)和/或TAP‑1的表达的化合物。在某些方面，所述化合物为姜黄根醇、萜烯或大麻素。本发明还提供了包含所述化合物的组合物及其使用方法，例如，用于增强包括MHC‑I CTL的免疫应答、治疗癌症或治疗与组蛋白乙酰化异常相关的疾病。

Description

用于增加MHC-I表达和调节组蛋白去乙酰化酶活性的化合物

技术领域

本发明大体上涉及疾病疗法，特别涉及用于增加MHC-I表达和调节组蛋白去乙酰化酶活性的化合物。

背景技术

癌症是一种由遗传和表观遗传修饰引起的破坏性疾病。多种癌症(尤其是最致命的转移性癌症)的共同特征是免疫原性丧失，从而导致免疫逃避。这可以通过多种机制实现，其中一种涉及抗原呈递机制(APM)的丧失。APM的一个关键组成部分是主要组织相容性复合体。

几乎在身体的所有有核细胞上都发现了主要组织相容性复合体I类(MHC-I)抗原。这类主要组织相容性复合体(MHC)分子的主要功能是向细胞毒性T淋巴细胞(CTL)呈现(或呈递)细胞内蛋白质的肽片段。基于这种呈现，CTL将忽略健康细胞，并攻击表达MHC结合的外源细胞或其他异常肽的细胞，包括疾病相关肽(抗原)，如癌症抗原。因此，MHC-I分子的表面表达在决定靶细胞对CTL的敏感性方面起着至关重要的作用。

许多癌细胞显示下调的MHC-I细胞表面表达(参见，例如，Jefferies等，JImmunol,1993.09.15,151(6)2974-2985)；Gabathuler等，J Exp Med(1994)180(4):1415-1425；Alimonti等，Nature Biotechnology 18:515-520(2000)；王等，JBC.283:3951-3959,2008；Chang等，Keio J.Med.52:220-9,2003；Zagzag等，Lab Invest.85:328-41,2005；和Hewitt,Immunology.110:163-69,2003)。MHC-I表达降低的原因至少部分是由于多种因素下调，如转运蛋白(如TAP-1、TAP-2)、蛋白酶体成分(LMP)和其他参与抗原呈递和加工途径的辅助蛋白。这种特性可能使得癌细胞逃避免疫监视，从而提供针对原本旨在消除细胞的免疫活性的生存优势。

因此，在本领域中需要能够增加MHC-I类在这些和其他类型的患病细胞中的表达从而改善免疫系统靶向这些细胞进行破坏的能力的试剂。

提供该背景信息的目的是将申请人认为可能与本发明相关的信息公开。不应认为，也不应该被解释为，任何前述信息构成针对本发明的现有技术。

发明内容

本发明的一个目的是提供增加MHC-I表达和调节组蛋白去乙酰化酶活性的化合物。

在本发明的一个方面，提供了可以在真核细胞中调节MHC-1和/或TAP-1表达的化合物。在某些方面，所述化合物是萜烯。在某些方面，所述化合物是姜黄根醇(Curcuphenol)。在某些方面，所述化合物是大麻素。

在本发明的一个方面，提供了可以在真核细胞调节中MHC-1和/或TAP-1表达的化合物，所述化合物具有以下结构：

其中:

X₁为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃

X₂为R₁

X₃为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃

X₄和X₆各自独立地为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃

X₅为R₂

R为直链、支链或环状的，饱和或不饱和的1～30个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代。

R₁为直链、支链或环状的，饱和、不饱和或芳香族的1～30个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代。

R₂为直链、支链或环状的，饱和、不饱和或芳香族的1～20个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代。

在特定方面，与活性未处理的对照细胞相比，本发明的化合物可以调节组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的活性。

在特定方面，本发明的化合物可以抑制HDAC8的活性并上调HDAC5和HDAC10。

在特定方面，X₁为OH或OR；X₂为以下结构中的一种：

X₃为H、OH或OR；X₄和X₆为H；X₅为OH、OR、或甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基或任何7～20个碳的直链饱和正烷基

在特定方面，本发明的化合物具有如下结构：

在本发明的另一方面，提供了一种治疗癌症的方法，包括单独施用一种或多种本发明的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

在本发明的另一方面，提供了调节组蛋白乙酰化的方法，包括单独施用一种或多种本发明的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

在本发明的另一方面，提供了治疗与组蛋白乙酰化异常相关的疾病的方法，包括施用一种或多种本发明的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。任选地，所述疾病选自癌症、心境障碍或癫痫。

在本发明的另一方面，提供了一种增强免疫应答、改善综合健康、延长寿命和/或缓解恶心的方法，所述方法包括单独施用一种或多种本发明的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

在本发明的另一方面，提供了一种增强包括MHC-1CTL的免疫应答的方法，包括单独施用一种或多种本发明的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。例如，对病毒、细菌和/或真菌的免疫反应。示例性病毒包括但不限于疱疹病毒。

在本发明的另一方面，提供了一种组合物，包含单独的一种或多种本发明的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂和载体的组合。任选地，所述组合物包含具有以下结构的化合物：

附图说明

本发明的这些和其他特征将通过下述附图说明的详细描述而更加清楚明了。

图1示出了内源性抗原呈递的途径。即内源性蛋白质被加工并通过主要组织相容性复合体I分子呈递至免疫系统的细胞毒性T淋巴细胞(CD8+/+)细胞的途径。

图2示出了体外TC-1和在先A9细胞系中抗原呈递机制蛋白TAP-1和MHC-I的表征。(A)通过Western blot在TC-1和A9细胞系中测定的TAP-1蛋白水平。(B)通过流式细胞术测量的TC-1(蓝色)和A9(红色)细胞系上MHC-I(PE-A)的表面表达水平。

图3示出了对体内TC-1细胞系的免疫应答的表征。为检查体内TC-1细胞系的免疫特性，将5×10⁵细胞皮下注射到32只小鼠的右侧：C57BL/6(n＝8)、GATA1^-/-(n＝8)、CD4^-/-(n＝8)和CD8^-/-(n＝8)。(A)每周记录3次体重，直至安乐死。(B)每周测量三次肿瘤体积(V＝L×W²)。(C)34天后，对所有小鼠实施安乐死并测量肿瘤重量。如果每组计算的平均值之外有两个SEM，则去除异常值。

图4示出了对体内A9细胞系的免疫应答。为检查体内A9细胞系的免疫特性，将5×10⁵细胞皮下注射到32只雌性小鼠的右侧：C57BL/6(n＝8)、GATA1^-/-(n＝8)、CD4^-/-(n＝8)和CD8^-/-(n＝8)。(A)每周记录3次体重，直至安乐死。(B)每周测量三次肿瘤体积(V＝L×W²)。(C)14天后，对所有小鼠实施安乐死并测量肿瘤重量。如果每组计算的平均值之外有两个SEM，则去除异常值。

图5示出了两代姜黄根醇(Curcuphenol)类似物的筛选用于在体外A9细胞系的细胞表面上诱导MHC-I的情况。(A)在6孔板中将细胞以10⁵个/孔的密度平铺培养(第0天)。24小时后，用一定浓度范围(0.0067mg/mL、0.02mg/mL或0/06mg/mL)的一种姜黄根醇类似物处理。48小时后，通过流式细胞术分析细胞表面的MHC-I表达。(B)P02-113和P03-97-1的结构。

图6示出了P02-113和P03-97-1的药代动力学分析。向6-8周龄的雌性C57BL/6小鼠腹腔注射5.2mg/kg的P02-113或P03-97-1，并在注射后的不同时间点(n＝3)通过心脏穿刺从小鼠采血。从血液中分离血浆，并运送至干冰上，至TMIC进行PK分析。

图7示出了P02-113和P03-97-1的抗癌作用的体内分析。32只C57BL/6小鼠在右侧腹皮下经腹腔注射5×10⁴的A9细胞。7天后，小鼠被随机分为4个治疗组(每组8只)：赋形剂(1％DMSO)、TSA(0.5mg/kg，阳性对照)、P02-113(5.2mg/kg)或P03-97-1(5.2mg/kg)，上述治疗组每天治疗并持续12天。每周计算三次小鼠体重(A)和肿瘤体积(B)(V＝L×W²)。治疗12天后，对小鼠实施安乐死，切除肿瘤并称重(C)。

图8示出了体内肿瘤T细胞浸润的分析。C57BL/6小鼠右侧腹皮下注射5×10⁴的A9细胞。注射后7天，将小鼠分为4个治疗组：赋形剂组(a)、TSA(0.5mg/kg)(b)、P02-113(5.2mg/kg)(c)或P03-97-1(5.2mg/kg)(d)。治疗12天后，切除肿瘤并通过流式细胞术分析抗CD4+(APC)和抗CD8+(PE-Cy7)的浸润。

图9示出了在用P02-113或P03-97-1处理后检测A9细胞中HDAC活性的I/II类组蛋白去乙酰化酶分析。使用HDAC-Glo^TM I/II分析和筛选系统(Promega)在体外检测A9细胞中I/II类HDAC上的P02-113和P03-97-1活性。A9细胞的线性范围首先根据测定方案确定。在A9细胞密度优化后，细胞以30,000个细胞/mL的浓度铺板，并在37℃放置过夜。然后用赋形剂、TSA(50nM)或一定浓度范围的P02-113或P03-97-1处理细胞。按照筛选方案完成分析后，使用Infinite M200(Tecan)和i-control软件(Tecan)测量荧光。

图10示出了不受P02-113或P03-97-1影响的I类HDAC酶。在借用相应的HDAC荧光试剂盒(BPS Biosciences)采用P02-113或P03-97-1处理后，评估I类HDAC的活性。在使用浓度范围为5μm～0.02μm的P02-113或P03-97-1处理时，HDAC1-3的活性未发生变化。

图11示出了HDAC8，一种I类HDAC病毒，在暴露于P02-113或P03-97-1时表现出活性变化。HDAC8是唯一的在较低浓度下对两种化合物均表现出轻微抑制作用的HDAC。

图12示出了未受P02-113或P03-97-1影响的HDAC的HDAC II类荧光分析。经测试，HDAC4、HDAC6、HDAC7和HDAC9在5μm～0.02μm浓度下不受类似物的影响。

图13示出了使用P02-113或P03-97-1治疗后活性增强的HDAC的II类HDAC分析。HDAC5和HDAC10是唯一在用姜黄根醇类似物治疗后活性水平升高的II类HDAC。在I类、II类和IV类酶中，HDAC活性增强是新颖的。HDAC10在所有试验浓度下均有所增强，而HDAC5在0.02～2.5μm浓度范围内在两种化合物下的活性均受到限制。

图14示出了使用P02-113或P03-97-1处理后III类HDAC家族SIRT1的活性分析。使用化合物P02-113或P03-7-1处理时，SIRT1在5μm～0.02μm浓度范围内的活性没有变化。使用SIRT1 HDAC荧光试剂盒检测活性，其中提供烟酰胺作为抑制剂为阳性对照(BPSBiosciences)。

图15示出了在使用P02-113或P03-97-1处理后，IV级HDAC的活性(HDAC11)未受影响。在60ng/mL的浓度下，使用HDAC-Glo^TM I/II分析和筛选系统(Promega)以及HDAC11(BPSBiosciences)检测HDAC11的活性。在用P02-113或P03-97-1处理时，HDAC11在5μm～0.02μm的浓度范围内未表现出活性变化。

图16示出了用0.032μmol、0.064μmol和0.128μmol的姜黄根醇对A9细胞处理48小时后的效果。发现了相对于DMSO处理的细胞，用姜黄根醇处理时MHC I类上调。用0.128μmol姜黄根醇处理后，活细胞频率显著下降。

图17示出了用0.055μmol、0.064μmol和0.071μmol的姜黄根醇对A9细胞处理48小时后的效果。发现了相对于DMSO处理的细胞，用姜黄根醇处理时MHC I类上调。用0.128μmol姜黄根醇处理后，活细胞频率显著下降。0.064μmol时为最佳MHC上调和活细胞频率。

图18示出了用0.064μmol的姜黄根醇治疗引起TAP、MHCI类以及HDAC8和HDAC10的mRNA表达增加情况。

图19示出了，相对于DMSO处理的细胞，姜黄根醇引起的A9细胞中细胞生长和分化细胞因子谱的变化情况。红色(圆圈)表示0.064μmol姜黄根醇处理的细胞折叠改变，黑色(三角形)表示IFN处理的A9细胞折叠改变。

图20示出了，相对于DMSO处理的细胞，姜黄根醇引起的A9细胞中炎症细胞因子谱的变化情况。红色(圆圈)表示0.064μmol姜黄根醇处理的细胞折叠改变，黑色(三角形)表示IFN处理的A9细胞折叠改变。

图21示出了，相对于DMSO处理的细胞，姜黄根醇引起的A9细胞中白细胞迁移细胞因子谱的变化情况。红色(圆圈)表示0.064μmol姜黄根醇处理的细胞折叠改变，黑色(三角形)表示IFN处理的A9细胞折叠改变。

图22示出了，相对于DMSO处理的细胞，姜黄根醇会引起的A9细胞中炎症细胞因子谱的变化情况。细胞因子与血管生成、免疫调节、白细胞发育和代谢相关。圆圈表示0.064μmol姜黄根醇处理的细胞折叠改变，三角形表示IFN处理的A9细胞折叠改变。

图23示出了，相对于DMSO处理的细胞，姜黄根醇会引起的A9细胞中细胞因子谱的变化情况。红色(圆圈)表示0.064μmol姜黄根醇处理的细胞折叠改变，黑色三角形表示IFN处理的A9细胞折叠改变。

图24示出了高通量筛选以鉴定能够诱导TAP-1表达的化合物。A.使用Cellomics^TMArrayscanVTI自动荧光成像仪对96孔板进行图像采集、分割和分析。显示了DNA染色和TAP启动子诱导的GFP表达的图像。根据DNA染色荧光强度进行分割以描绘细胞核，以识别单个对象，并在细胞核周围创建细胞质掩膜，以检测GFP总荧光。测定平均GFP荧光强度(单个细胞每像素的强度)和每孔的细胞总数。B.IFN-γ治疗在TAP缺陷癌细胞中诱导高水平的GFP表达。LMD：TAP-1细胞用10ng/mL的IFN-γ或1％DMSO赋形剂对照处理。图像由CellomicsArrayScanVTI在相同的曝光时间拍摄。线条表示GFP的平均强度。

图25示出了高通量筛选以鉴定能够在转移细胞中诱导APM的海洋提取物的汇总。A.480种海洋无脊椎动物提取物观察LMD:TAP-1细胞系中TAP-1的表达的高通量筛选结果。选择对TAP-1活性大于40％且在DMSO阴性对照的1SD内的提取物作为进一步分析的候选物(红点)。B.初始高通量筛选后，选用七种提取物的表格汇总活性和生存力进行进一步的分析。

图26示出了两种选定的海洋提取物的鉴定，其具有在转移细胞中诱导MHC-I的能力。A.所选提取物中的两种，2(76018)和5(76336)，在不同浓度下，使用高通量筛选测量的LMD:TAP-1细胞系中具有高度可复制的TAP-1活性。在A9细胞系中使用流式细胞术对不同浓度的提取物2和5的MHC-1表达进行定量测定。B.对提取物2和5进行分馏，以鉴定诱导MHC-I表达的组分。使用流式细胞术处理48小时后，检测分馏化合物在A9细胞系中诱导MHC-I的能力。

图27示出了姜黄根醇和姜黄根醇类似物的结构。A.提取物2(76018)中的活性成分姜黄根醇以及两种合成类似物P02-113和P03-97-1的结构，这两种类似物导致A9细胞系中MHC-1的最高表达和最低细胞毒性。B.通过流式细胞术评估P02和P03姜黄根醇类似物诱导MHC-I表达的能力。

图28示出了PC-02-113或P03-97-1进行的体内治疗抑制了源自APM缺陷细胞的肿瘤生长。将4×10⁵的A9细胞腹腔注射到C57BL/6同系小鼠中。接种后7天，每天对小鼠腹腔注射PC-02-113(5.2mg/kg)、P03-97-1(5.2mg/kg)、TSA(0.5mg/kg)或赋形剂对照(1％DMSO)，持续12天。每周对体重(A)和肿瘤体积(B)评估三次。将研究期间未出现肿瘤的小鼠将作为异常值舍去，以进行分析。C.使用赋形剂(a)、TSA(b)、P02-113(c)或P03-97-1(d)治疗12天后，取出肿瘤并通过流式细胞术分析抗CD4+(APC)和抗CD8+(PE-Cy7)的浸润。

图29示出了P02-113和P03-97-1对I/II类组蛋白去乙酰化酶活性的影响。A.I/II类组蛋白去乙酰化酶测定法，检测用P02-113或P03-97-1处理后A9细胞中的HDAC活性。将A9细胞以30000个细胞/mL的浓度铺板，并在37℃放置过夜。然后用赋形剂、TSA(50nM)或一定浓度范围的P02-113或P03-97-1处理细胞。按照筛选方案完成测定后，使用带有i-control软件(Tecan)的Infinite M200(Tecan)测定荧光。B.HDAC8，一种I类HDAC病毒，在暴露于P02-113或P03-97-1时显示出活性变化。HDAC8是在较低浓度下对两种化合物均表现出轻微抑制作用的唯一HDAC。C.使用P02-113或P03-97-1处理后活性增强的HDAC的II类HDAC分析。HDAC5和HDAC10是在用姜黄根醇类似物处理后仅有的活性水平升高的II类HDAC。

图30示出了分离提取物的检测概述。蓝色(较浅的字体)表示具有相当大的活性的化合物。

图31示出了本发明的姜黄根醇类似物(PC-02-113、PC-03-97-1和P04-149)与已知抗癌剂TSA和SAHA以及姜黄根醇的结构比较。

图32示出了用姜黄根醇类似物治疗肺转移癌细胞系(A9)后，MHC-I的表面表达增加情况。

图33示出了水溶性姜黄根醇类似物P04-149增加了A9细胞中的MHC-I表达。

图34示出了干扰素γ治疗后的表观遗传变化。简言之，使用干扰素γ或对照(DMSO)治疗A9转移性肺癌，并比较A9基因组中基因周围的h3k27ac顺反组表观遗传标记的乙酰化水平。h3k27ac顺反组是转录活性标记。

图35提供了图34中识别的缺失区域、获得区域和共同区域的功能注释。

图36说明了获得区和缺失区的DMSO(dmso)/大麻萜酚(cann 1)/干扰素γ(ifnr)乙酰化水平研究。Ifnr将获得区与cann1区进行比较。

图37对这些区域(前10个)的基因本体分析进行了说明。

图38示出了对(ifnr和dmso)比较中常见区域的研究。数据显示聚类和非聚类方式。

图39示出了cann1活跃或非活跃与ifnr显著活跃或ifnr部分活跃的对比。

图40示出了获得区域和缺失区域的dmso/姜黄根醇(curc 1)/干扰素γ(ifnr)乙酰化水平研究(左侧)。ifnr将获得区域与curc1区域进行比较。

图41对这些区域(前10个)的基因本体分析进行了说明。

图42示出了对(ifnr和dmso)比较中常见区域的研究。数据显示聚类和非聚类方式。

图43示出了curc1活跃或非活跃与ifnr显著活跃或ifnr部分活跃的对比。

具体实施方式

MHC-I/肽复合物的识别对于CTL介导的细胞免疫监测至关重要。由于某些患病细胞(如癌细胞)通过下调MHC-I细胞表面表达来逃避免疫监测，通常是通过下调抗原呈递途径的蛋白的表达(如TAP-1)，因此恢复MHC-I表面表达和MHC-I/肽抗原复合物呈递的化合物可提高CTL介导的针对这些患病细胞的免疫活性。

本发明涉及以下发现：多种化合物通过增加MHC-I细胞表面表达和/或降低组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性来增强抗原呈递。在某些实施方案中，本发明的化合物可以增加MHC-I抗原呈递途径的转运蛋白TAP-1(与抗原加工相关的转运蛋白1)的表达。这些化合物可用于刺激免疫应答和/或治疗与MHC-I表面表达和/或TAP-1表达降低相关的疾病，包括多种癌症。

化合物

本发明涉及增强细胞中抗原呈递机制(APM)的一种或多种组分表达的化合物，所述细胞包括但不限于APM降低的细胞，例如某些癌细胞。在某些实施方案中，所述化合物具有以下结构：

其中：

X₁为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃

X₂为R₁

X₃为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃

X₄和X₆各自独立地为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃

X₅为R₂

R为直链、支链或环状的，饱和或不饱和的1～30个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代。

R₁为直链、支链或环状的，饱和、不饱和或芳香族的1～30个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代。

R₂为直链、支链或环状的，饱和、不饱和或芳香族的1～20个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代。

在某些实施方案中：

X₁为OH或OR

X₂为含有甲基取代基的1～30个碳原子的直链饱和或不饱和烷基

X₃为H、OH或OR

X₄和X₆为H、OH、R₁或OR

X₅为OH、OR或R₁

在某些实施方案中：

X₁为OH或OR

X₂为以下结构中的一种：

X₃为H、OH或OR

X₄和X₆为H

X₅为OH、OR、或甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基或任何7～20个碳的直链饱和正烷基

非限制性示例包括：

P02-113

P03-97-1

P04-149、

姜黄醇(Curcudiol)

对香豆酸。

还提供了本发明化合物的对映异构体、立体异构体、非对映异构体和其他立体异构形式、外消旋体、互变异构体、代谢物和前药。还包括本发明化合物的药学上可接受的盐，包括酸和碱加成盐。

在某些实施方案中，化合物是萜烯。在某些实施方案中，所述化合物是倍半萜酚。在具体的实施方案中，所述化合物是姜黄根醇化合物。在某些实施方案中，姜黄根醇化合物是水溶性的。姜黄根醇化合物的非限制性实例包括但不限于姜黄根醇、P02-113、P03-97-1、P04-149、姜黄醇和对香豆酸。

在某些实施方案中，所述化合物是大麻素。如本文所用，大麻素类化合物是指与大麻素受体(如大麻素受体1或2)结合的萜酚类化合物。一般来说，大麻素有三种类型：植物大麻素、内源性大麻素和合成大麻素。示例性的大麻素化合物包括但不限于THC(四氢大麻酚)、THCA(四氢大麻酚酸)、CBD(大麻二酚)、CBDA(大麻二酚酸)、CBN(大麻酚)、CBG(大麻萜酚)、CBC(大麻环萜酚)、CBL(大麻环醇)、CBV(次大麻酚)、THCV(四氢大麻素)、CBDV(次大麻二酚)、CBCV(大麻色素)、CBGV(次大麻萜酚)、CBGM(大麻酚单甲醚)、CBE(大麻素)和CBT(大麻二吡喃环烷)。

在一些实施方案中，本发明的化合物是化学合成的。化学合成的方法采用本领域公知的方法。

在一些实施方案中，本发明的化合物是天然提取物。在具体的实施方案中，天然提取物是海洋海绵提取物或植物提取物(包括但不限于陆生植物)。示例性的植物和海绵属包括但不限于番荔枝属、冷杉属、云杉属、雪松属、松属、铁杉属、落叶松属、金松属、榧属、柳杉属、大麻属、松果菊属、金钮扣属、蜡菊属、扁萼苔属、胡椒属、可可属、杜鹃属、独行菜属、鼠尾草属、饰带花属(Didiscus)、桃金娘属(Myrmekioderma)、Epipolapsis、柳珊瑚(Pseudopterogorgia)、Elvira和山茱萸(Laisanthaea)。这些海洋海绵和植物的示例性物种包括但不限于Didiscus flavus、铁线莲(Didiscus oxeata)、Myrmekioderma styx、Pseudopterogorgia rigida、Pseudopterogorgia rigida、Elvira biflora、Laisanthaeapodocephala、光果甘草(Glycyrrhiza glabra)、番荔枝(Annona squamosa)、番荔枝属(Annona muricate)、蜡菊菌(Helichrysum)、伞菌属(umbraculigerum)、扁萼苔属(Radulamarginata)、胡椒属(Piper methusticum)、可可(Theobroma cacao)、黑孢块菌(Tubermelanosporum)、烈香杜鹃(Rhododendron anthopogonoides)、玛咖(Lepidium meyenii)、鼠尾草迷迭香和败酱草(Patrinia herterophylla)在某些实施方案中，提取物中化合物的纯度约为或至少约为50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％或100％。

在一些实施方案中，提供了包含一种或多种本发明的化合物的树脂。示例性的树脂包括但不限于来自松柏门(也称为松柏植物门或通常称为针叶树)的树脂。

在一些实施方案中，包含一种或多种本发明的化合物的提取物是来自姜黄(Curcuma longa)、刺果番荔枝(番荔枝属)或番荔枝(Annona squamosa)的提取物。在某些实施方案中，提取物包含类姜黄素。在具体的实施方案中，提取物包含姜黄素。

在一些实施方案中，包含一种或多种本发明的化合物的提取物是来自大麻科的提取物。示例性大麻科植物包括但不限于大麻属植物(例如汉麻(hemp)和印度大麻(marijuana))和葎草属植物(啤酒花)。

药物组合物

本发明还提供了药物组合物，其包含一种或多种本发明的化合物，单独或将其与一种或多种其他药剂组合，任选地具有药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。如本文所用，“药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂”包括但不限于任何已被批准用于人类或家畜的佐剂、载体、赋形剂、助流剂、甜味剂、稀释剂、防腐剂、染料/着色剂、增强剂、表面活性剂、润湿剂、分散剂、悬浮剂、稳定剂、等渗剂、溶剂或乳化剂。

其他药剂包括诊断和/或治疗药剂。示例性的治疗剂包括但不限于抗癌剂和免疫刺激剂。抗癌剂的实例包括小分子、免疫治疗剂如疫苗、抗体、细胞因子和细胞疗法，以及本领域已知的其他疗法。

在某些实施方案中，本发明的一种或多种化合物可以与一种或多种抗癌剂组合使用。在具体的实施方案中，一种或多种抗癌剂为一种或多种细胞毒性剂、化疗剂、免疫治疗剂或抗血管生成剂。具体实例包括烷化剂、抗代谢剂、蒽环类药物、抗肿瘤抗体、铂类、I型拓扑异构酶抑制剂、II型拓扑异构酶抑制剂、长春花生物碱和紫杉烷类。

非限制性的示例性小分子包括苯丁酸氮芥、环磷酰胺、西伦吉丁、洛莫司汀(CCNU)、美法仑、普鲁卡苄、噻替哌、卡莫司汀(BCNU)、恩扎妥林、白消安、柔红霉素、阿霉素、吉非替尼、厄洛替尼、伊达比星、替莫唑胺、表柔比星、米托蒽醌、博来霉素、顺铂、卡铂、奥沙利铂、喜树碱、伊立替康、拓扑替康、安吖啶、依托泊苷、依托泊苷、磷酸依托泊苷、替尼泊苷、替西罗莫司、依维莫司、长春新碱、长春碱、长春瑞滨、长春地辛、CT52923、紫杉醇、伊马替尼、达沙替尼、索拉非尼、帕唑帕尼、舒尼替尼、瓦他拉尼、吉非替尼、厄洛替尼、AEE-788、二氯乙酸盐、他莫昔芬、法舒地尔、SB-681323、司马沙尼、多奈哌齐、加兰他敏、美金刚胺、利斯的明、他克林、雷沙吉兰、纳曲酮、鲁比前列酮、沙芬酰胺、伊曲茶碱、哌吗色林、替洛利生(pitolisant)、伊拉地平、普利多匹定(ACR16)、丁苯那嗪、醋贝沙罗汀、酸格拉替雷、芬戈莫德和米托蒽醌，包括其药学上可接受的盐和酸。

非限制性的示例性抗体包括3F8、8H9、阿巴伏单抗(abagovomab)、阿德木单抗(adecatumumab)、阿福图单抗(afutuzumab)、培戈-阿拉赛珠单抗、阿仑单抗(alemtuzumab)、阿妥莫单抗喷替酸锝(altumomab pentetate)、阿麦妥单抗(amatuximab)、麻安莫单抗麻芬诺托(anatumomab mafenotox)、阿泊珠单抗(apolizumab)、阿西莫单抗(arcitumomab)、巴维昔单抗(bavituximab)、贝妥莫单抗(bectumomab)、贝利木单抗(belimumab)、贝伐单抗(bevacizumab)、比伐珠单抗(美坦新)、本图希单抗维度汀(brentuximab vedotin)、莫坎妥珠单抗(美坦新)、莫坎妥珠单抗(雷星ravtansine)、卡罗单抗(喷地肽)、卡芦单抗(capromab)、卡妥索单抗(catumaxomab)、西妥昔单抗、西他土珠(citatuzumab)(bogatox)、西妥木单抗(cixutumumab)、泰坦-克利妥珠单抗(clivatuzumab(tetraxetan))、可那木单抗(conatumumab)、达西组单抗(dacetuzumab)、达利珠单抗(daclizumab)、达妥珠单抗(dalotuzumab)、地莫单抗(detumomab)、曲齐妥单抗(drozitumab)、依美昔单抗(ecromeximab)、依决洛单抗(edrecolomab)、伊洛珠单抗(elotuzumab)、依那妥组单抗(enavatuzumab)、恩妥昔单抗(ensituximab)、依帕珠单抗(epratuzumab)、厄妥索单抗(ertumaxomab)、伊瑞西珠单抗(etaracizumab)、法妥组单抗(farletuzumab)、FBTA05、菲妥木单抗(figitumumab)、法兰妥单抗(flanvotumab)、加利昔单抗(galiximab)、吉妥珠单抗(gemtuzumab)、加尼妥单抗(ganitumab)、吉妥珠单抗(gemtuzumab)(奥唑米星，ozogamicin)、吉妥昔单抗(girentuximab)、格巴妥木单抗(glembatumumab)(维度汀vedotin)、替伊莫单抗(ibritumomab tiuxetan)、艾芦库单抗(icrucumab)、伊戈伏单抗(igovomab)、吲妥昔单抗瑞伐坦(indatuximab ravtansine)、英妥木单抗(intetumumab)、奥英妥珠单抗(inotuzumab ozogamicin)、伊匹单抗(ipilimumab)(MDX-101)、伊妥木单抗(iratumumab)、拉贝珠单抗(labetuzumab)、来沙木单抗(lexatumumab)、林妥珠单抗(lintuzumab)、洛沃妥珠单抗(lorvotuzumab)(mertansine)、卢卡木单抗(lucatumumab)、鲁昔单抗(lumiliximab)、马帕木单抗(mapatumumab)、马妥珠单抗(matuzumab)、米拉妥珠单抗(milatuzumab)、米妥莫单抗(mitumomab)、莫噶木珠单抗(mogamulizumab)、莫昔单抗-帕多毒素偶联物(moxetumomabpasudotox)、他那可单抗(nacolomab)(tafenatox)、那普妥莫单抗(naptumomab)(estafenatox)、纳奈妥单抗(narnatumab)、耐昔妥单抗(necitumumab)、尼莫妥珠单抗(nimotuzumab)、纳武利尤单抗(nivolumab)、Neuradiab.RTM(有或无放射性碘)、NR-LU-10、奥法木单抗(ofatumumab)、奥拉木单抗(olaratumab)、奥纳珠单抗(onartuzumab)、莫奥珠单抗(oportuzumab)(monatox)、奥戈伏单抗(oregovomab)、帕尼单抗(panitumumab)、帕曲单抗(patritumab)、培马单抗(pemtumomab)、帕妥珠单抗(pertuzumab)、普林木单抗(pritumumab)、雷妥莫单抗(racotumomab)、雷曲妥单抗(radretumab)、雷莫芦单抗(ramucirumab)、利妥木单抗(rilotumumab)、利妥昔单抗(rituximab)、罗妥木单抗(robatumumab)、萨马利珠单抗(samalizumab)、西罗珠单抗(sibrotuzumab)、西妥昔单抗(siltuximab)、他贝芦单抗(tabalumab)、他尼珠单抗(tanezumab)、他利妥莫单抗(taplitumomab)(paptox)、替妥莫单抗(tenatumomab)、替妥木单抗(teprotumumab)、TGN1412、替昔单抗(ticilimumab)、曲妥珠单抗(trastuzumab)、替西木单抗(tremelimumab)、替加珠单抗(tigatuzumab)、TNX-650、托西莫单抗(tositumomab)、TRBS07、西莫白介素单抗(tucotuzumab celmoleukin)、乌布妥昔单抗(ublituximab)、乌瑞芦单抗(urelumab)、维妥珠单抗(veltuzumab)、伏洛昔单抗(volociximab)、伏妥莫单抗(votumumab)和扎芦木单抗(zalutumumab)，包括其抗原结合片段。

还提供了单独包含一种或多种本发明的化合物或将其与其他药物(包括但不限于治疗药物)组合得到的天然产物。在某些实施方案中，天然产物是提取物或提取物的组合。

方法和用途

本发明还提供了单独使用一种或多种本发明化合物或将其与其他治疗剂联合使用的方法。特别地，本发明的一种或多种化合物单独或将其与其他治疗剂的组合可治疗受试者基本上的任何疾病或其他病症，所述疾病或病症将受益于MHC-I分子的表面表达量的增加。

在一些实施方案中，相对于对照细胞或对照细胞群体，施用本发明的一种或多种化合物可使约或至少约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％，或100％、150％、200％、300％、400％、500％、600％、700％、800％、900％或1000％的癌细胞中的MHC-I表面表达和任选的TAP-1表达增加或至少增加约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。在一些情况下，对照细胞来自未处理状态，例如在任何处理之前，或来自一个或多个较早的处理状态，例如在一系列给药或处理之后。

在某些实施方案中，本发明的化合物可以单独或与其他疗法联合用于刺激/增强免疫应答的方法和/或用于治疗与MHC-I表面表达和/或TAP-1表达降低的相关疾病的方法，包括但不限于多种癌症。本发明的化合物还可用于治疗对HDAC抑制剂起反应的疾病的方法，所述疾病包括精神疾病和神经系统疾病，例如癫痫、抑郁症和心境障碍。本发明的化合物还可单独或与其他疗法联合用于改善综合健康、延长寿命和/或缓解恶心。本发明的化合物也可单独或与其他疗法联合用于治疗感染的方法中，所述感染包括但不限于细菌感染，包括细胞内细菌感染、病毒感染(如疱疹病毒)和寄生虫病(包括原生动物和吸虫感染，包括但不限于血吸虫病)。

在某些实施方案中，提供了一种增强包括MHC-1CTL的免疫应答的方法，包括单独施用一种或多种本发明的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

在某些实施方案中，本发明的一种或多种化合物在治疗癌症的方法中单独应用或将其与其他疗法联合应用。特别地，在某些实施方案中，本发明的化合物增加MHC-1表达和任选的TAP-1表达。增加的MHC-I表面表达和可选的TAP-1表达可增强癌细胞的免疫原性，从而增强针对癌细胞的免疫应答。在某些情况下，免疫应答是细胞毒性T淋巴细胞(CTL)介导的免疫应答，可包括例如CTL激活、克隆扩增和CTL效应子功能增强。CTL效应子功能的实例包括释放细胞毒素穿孔素、颗粒酶和颗粒溶素，以及增加CTL表面蛋白FAS配体(FasL)的表达。在某些情况下，癌细胞中MHC-I表面表达的增加以及可选的TAP-I表达的增加会使CTL介导癌细胞的破坏增加。对于实体瘤，施用一种或多种姜黄根醇化合物可减少肿瘤扩散或减少肿瘤大小，例如，相对于未处理状态或较早处理状态减少约或至少约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。

在一些实施方案中，受试者患有以下的一种或多种癌症：乳腺癌、宫颈癌、前列腺癌、胃肠癌、肺癌、卵巢癌、睾丸癌、头颈癌、膀胱癌、肾癌(例如肾细胞癌)、软组织肉瘤、鳞状细胞癌、中枢神经系统肿瘤或脑癌、黑素瘤、非黑素瘤癌、甲状腺癌、子宫内膜癌、上皮肿瘤、骨癌或造血系统癌。

肺癌的实例包括腺癌、鳞状细胞肺癌、小细胞肺癌和大细胞肺癌。

原发性骨癌的实例包括骨肉瘤、软骨肉瘤和尤文氏肉瘤家族性肿瘤(ESFTs)。

胃肠癌的实例包括食道癌、胃癌、胰腺癌、肝癌、胆囊(胆)癌、小肠癌、结肠直肠癌、肛管癌或直肠癌以及胃肠类癌或间质瘤。

中枢神经系统肿瘤或脑癌的实例包括原发性脑癌和转移性脑癌。脑癌的具体实例包括神经胶质瘤、脑膜瘤、垂体腺瘤、前庭神经鞘瘤、原发性中枢神经系统淋巴瘤、神经母细胞瘤和原始神经外胚层肿瘤(髓母细胞瘤)。在一些实施方案中，神经胶质瘤是星形细胞瘤、少突神经胶质瘤、室管膜瘤或脉络丛乳头状瘤。在某些方面，受试者患有多形性胶质母细胞瘤。在特定方面，多形性胶质母细胞瘤为巨细胞胶质母细胞瘤或胶质肉瘤。在特定实施方案中，所述癌症是中枢神经系统的转移性癌症，例如，已经转移至脑的癌症。这类癌症的实例包括但不限于乳腺癌、肺癌、泌尿生殖道癌、胃肠道癌(例如结肠直肠癌、胰腺癌)、骨肉瘤、黑素瘤、头颈癌、前列腺癌(例如前列腺腺癌)和淋巴瘤。

黑色素瘤的实例包括恶性雀斑样痣、恶性雀斑样痣黑色素瘤、浅表性播散性黑色素瘤、肢端雀斑样痣性黑色素瘤、粘膜黑色素瘤、结节性黑色素瘤、息肉样黑色素瘤、促结缔组织增生性黑色素瘤、无色素性黑色素瘤、软组织黑色素瘤和葡萄膜黑色素瘤。

造血系统癌症的实例包括淋巴瘤、白血病和多发性骨髓瘤。在某些情况下，淋巴瘤为T细胞淋巴瘤、B细胞淋巴瘤、小淋巴细胞淋巴瘤、撕裂细胞淋巴瘤(mangle celllymphoma)、间变性大细胞淋巴瘤(ALCL)、滤泡性淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤或非霍奇金淋巴瘤。在特定情况下，白血病为慢性淋巴细胞白血病(CLL)、毛细胞白血病、急性淋巴细胞白血病、髓细胞白血病、急性髓细胞或髓细胞白血病、或慢性髓细胞白血病。

本发明的一种或多种化合物可以与其他治疗形式联用。例如，可以在其他治疗性干预之前、期间或之后向受试者施用一种或多种化合物，所述其他治疗性干预包括对症治疗、放射性治疗、手术、移植、激素治疗、免疫治疗、光动力治疗、抗生素治疗，以及施用其他治疗剂(例如抗癌剂)进行治疗，包括其任何组合。对症治疗包括给予皮质类固醇以减少脑水肿、头痛、认知功能障碍和呕吐，以及给予抗惊厥药以减少癫痫发作。放射性治疗包括全脑放疗、分次放射治疗和立体定向放射外科等放射外科治疗，其可进一步与传统手术相结合。

还提供了增加细胞中主要组织相容性复合体I类(MHC-I)表面表达的体外方法，包括将细胞与本发明的一种或多种化合物或包含本发明化合物的组合物接触。在一些方面，相对于未处理的对照细胞，MHC-I表面表达量增加或至少增加约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、150％、200％、300％、400％、500％、600％、700％、800％、900％或1000％或更多。

在一些实施方案中，本发明的化合物通过增加与抗原加工1相关的转运蛋白(TAP-1)(MHC-I抗原呈递途径的转运蛋白)的表达来增加MHC-I表面表达。因此，在某些方面，相对于未处理的对照细胞，TAP-1的表达量增加或至少增加约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、150％、200％、300％、400％、500％、600％、700％、800％、900％、或1000％或更多。

在某些实施方案中，所述细胞是相对于相同细胞类型的未患病或其他正常或健康的细胞、MHC-I表面表达降低(在其未处理状态下)的(患病的)细胞。在一些实施方案中，患病细胞中MHC-I表面表达的降低与TAP-1表达量的降低相关或由其引起。因此，在一些实施方案中，所述细胞是相对于相同细胞类型的未患病或其他正常或健康的细胞、TAP-1表达降低(在其未处理状态下)的(患病的)细胞。在一些实施方案中，在与本发明的一种或多种化合物接触后，处理过的细胞中的MHC-I表面表达量和/或TAP-1表达量增加至与相同细胞类型的其他正常或健康细胞的MHC-I表面表达量和/或TAP-1表达量相当的水平。例如，在这些和相关方面，MHC-I表面表达量和/或TAP-1表达量可增加至相同细胞类型的其他正常或健康细胞的MHC-I表面表达量水平的约50％、40％、30％、20％、10％或5％或这些范围内。

在某些实施方案中，所述细胞是癌细胞。在具体的实施方案中，所述癌细胞是转移性或侵袭性癌细胞。癌细胞的实例包括但不限于乳腺癌细胞、宫颈癌细胞、前列腺癌细胞、胃肠癌细胞、肺癌细胞、卵巢癌细胞、睾丸癌细胞、头颈癌细胞、膀胱癌细胞、肾癌细胞(例如肾细胞癌)、鳞状细胞癌、中枢神经系统或脑癌细胞、黑素瘤细胞、非黑素瘤癌细胞、甲状腺癌细胞、子宫内膜癌细胞、上皮肿瘤细胞、骨癌细胞或造血癌细胞。

在某些实施方案中，使用一种或多种本发明的化合物或包含所述化合物的组合物来调节HDAC活性。因此，一些实施方案涉及降低细胞中HDAC活性的方法，包括使细胞与一种或多种本发明的化合物或包含所述化合物的组合物接触。在一些方面，相对于未处理的对照细胞，HDAC活性降低或至少降低约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％。在具体的实施方案中，本发明的化合物可以抑制HDAC8活性。在一些实施方案中，本发明的化合物增强了HDAC活性。在具体的实施方案中，本发明的化合物增强了HDAC5和/或HDAC10的活性。

为了更好地理解本文所述的发明，描述了以下实施例。应当理解，这些实施例旨在描述本发明的说明性实施方案，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

实施例

实施例1

免疫系统在预防和根除癌症方面至关重要。然而，已知癌细胞比正常细胞更频繁地突变，并且常规获得的表型丢失或免疫监视所需的抗原呈递机制(APM)表达减少。这种表型有可能使癌细胞对免疫系统不可见，并在有限的抑制下转移。这种现象见于多种癌症中，发现逆转这种表型的方法可能会导致广泛使用的抗规避疗法的发展。一种在海洋无脊椎动物以及植物和香料中发现的化合物姜黄根醇已被鉴定为用于恢复癌细胞中APM表达的新候选物。此外，已经合成的两种姜黄根醇衍生物，它们作为抗癌治疗剂在体外和体内显示出改善的效果。基于与已确定的抗癌化合物的结构相似性，假设这些新的姜黄根醇衍生物可以充当组蛋白去乙酰化酶(HDAC)修饰物。

材料和方法

TC-1和A9细胞培养

小鼠肺癌细胞系TC-1来源于C57BL/6小鼠的原代肺上皮细胞，所述小鼠使用携带人乳头瘤病毒E6/E7癌基因的两性逆转录病毒载体LXSN16永生化，随后用表达活化的人c-Has-ras癌基因的pVEJB质粒转化。转移性细胞系A9是TC-1的前体衍生物，在携带原始TC-1亲代细胞的动物的免疫后在体内产生。两种细胞系均在含有10％胎牛血清(FBS，Gibco)、100U/mL青霉素-链霉素(Gibco)的Dulbecco改良Eagle培养基(Gibco)中培养，并在37℃、5％CO₂湿化气氛中孵育。

蛋白质印迹

将TC-1和A9细胞经胰蛋白酶消化(0.05％，Gibco)，并用pH 7.4的磷酸盐缓冲液(PBS，Gibco)洗涤。在冰上，细胞在RIPA缓冲液(1×Tris缓冲盐水、Nonidet P40、0.5％脱氧胆酸钠、0.1十二烷基硫酸钠(SDS)、0.004％叠氮化钠、Santa Cruz Biotechnologies)中用HALT蛋白酶抑制剂和磷酸酶抑制剂混合物(Thermo Scientific)裂解，时间为40分钟，每10分钟涡旋一次。随后，细胞以15000×RCF离心5分钟，并收集上清液。使用Bradford分析法对总蛋白进行定量分析，并使用Molecular Devices Vmax动力学微量板读取器进行测量。在20μL的1×NuPAGE SDS样品缓冲液(Thermo Scientific)中加入总共55μg蛋白质，并加热至95℃保持5分钟，然后通过SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)进行分离。分离的样本先转移至硝酸纤维素膜(Bio-Rad)，然后在含有0.2％Tween 20(Bio-Rad)的5％(w/v)脱脂牛奶中封闭。将膜与兔抗小鼠TAP-1抗体(1:1000Jackson Immunoresearch Laboratories)共同孵育，并用含2％Tween(Bio-Rad)的PBS洗涤3次，然后与Alexa-Flour-680偶联的山羊抗兔抗体(1:10000，Life Technologies)一起孵育。膜在Licor Odyssey成像系统上成像，并使用Image Studio LITE(LI-COR)进行定量分析。

流式细胞术

将A9和TC-1细胞用胰蛋白酶消化(0.05％，Gibco)，用PBS(Gibco)洗涤两次，并用别藻蓝蛋白(APC)染色，所述别藻蓝蛋白与抗小鼠H-2Kb抗体(1:200，Biolegend)缀合，并在4℃下悬浮于150μLFACS缓冲液(PBS+2％FBS)中20分钟。用PBS洗涤细胞两次，然后重新悬浮于含有1μL 7-氨基活化霉素(7AAD)的200μLFACs缓冲液中对LSRII(BDBiosciences)进行流式细胞术分析，并使用FlowJo(流式细胞术分析软件)进行分析。

TC-1和A9的体内免疫应答

为了确定细胞系的免疫表型，向6～8周同系雌性C57BL/6(n＝8)、CD4-/(n＝8)、CD8-/(n＝8)或GATA 1-/(n＝8)小鼠的右侧皮下注射5×10⁵TC-1或A9细胞，得到每个细胞系的小鼠总数32只。接种后每周记录3次体重。一旦肿瘤达到可测量的大小，每周校准三次并计算体积(V＝L×W²)。如果小鼠达到结束实验的标准(以体重减少20％、肿瘤体积大于1cm³或出现溃疡为准)，则实施安乐死。在结束实验时，在对小鼠实施安乐死且切除肿瘤并称重之前计算最终重量和肿瘤体积。

体外海洋提取物文库分析

海洋提取物文库由Raymond J.Andersen博士(UBC)提供。这些海洋无脊椎动物标本是在巴布亚新几内亚、印度尼西亚、泰国、斯里兰卡、多米尼克、巴西、不列颠哥伦比亚、南非和挪威³⁵等海洋生物多样性较高的地区，通过40米深的水下呼吸器潜水采集的。此前，姜黄根醇被确定为一种海洋提取物中的活性成分，表现出对APM的诱导作用，此后，RaymondAnderson博士的实验室合成了两代新的姜黄根醇类似物。为了评估这些化合物诱导MHC-Ⅰ表面表达的能力，将A9细胞以10⁵个细胞/孔的量置于6孔板中，并在5％CO₂湿化气氛中于37℃孵育24小时。24小时后，取出培养基，更换为含有不同浓度合成化合物(6.7μg/mL、20μg/mL、60μg/mL)的培养基。使用了一份阳性对照TSA(100ng/mL)和一份阴性对照(仅应用缓冲液，1％二甲基亚砜(DMSO))。处理后，细胞在37℃、5％CO₂和湿化气氛下培养48小时。孵育后，对细胞进行流式细胞术分析。

最大耐受量

不列颠哥伦比亚省癌症管理局(BCCA)完成了化合物P02-113的最大耐受剂量研究，而P03-97-1是按照相同方案进行内部评估的。每种化合物共使用9只年龄在6～8周之间的C57B/6雌性小鼠。将化合物以1.0mg/kg(n＝3)、3.5mg/kg(n＝3)或5.2mg/kg(n＝3)的浓度腹腔注射(i.p.)。这些剂量是根据化合物的最大溶解度确定的，最大溶解度是使用已知的姜黄根醇溶解度确定的。在注射后的14天内，对小鼠进行了毒性临床体征评估。14天后，对小鼠实施了安乐死并进行尸检，在BCCA进行了P02-113检查，在不列颠哥伦比亚省UBC角格雷校区比较医学中心的动物护理服务中心进行了P03-97-1的检查。

药代动力学

为了评估姜黄根醇类似物的药代动力学(PK)，开发了一种质谱分析方法来测定血浆中的化合物。该检测由位于不列颠哥伦比亚省维多利亚的UVic-Genome BC蛋白质组学中心的代谢组学创新中心(TMIC)创建。将8份样本送往TMIC进行PK设计，以鉴定小鼠血浆中的P02-113和P03-97-1。为采集血浆，使用异氟醚麻醉小鼠，并通过心脏穿刺采集血液。在含有K2E的钾涂层的EDTA试管中(BD Microtainer)从血液中分离血浆，并以10000×g离心1分钟。将血浆转移至冷冻管中，在装运至干冰前于-20℃下储存。TMIC使用化学衍生-UPLC-MMR/MS法，使用丹磺酰氯(DAN.CI)作为衍生试剂为化合物创建了定量分析工具。¹³C标记的DAN.CI用于产生稳定同位素标记的内标物(IS)。所有检测均使用带有ESI和(+)离子检测的UPLC-4000QTRAP系统进行，使用C18色谱柱，乙腈-水-甲酸作为流动相。

对于P02-113和P03-97-1的PK分析，心脏穿刺采血前，在5个时间点(5分钟、10分钟、30分钟、1小时和6小时)对小鼠进行腹腔注射和麻醉。根据TSA(一种与化合物具有相似化学结构和大小的药物，0.5mg/kg)的已公布数据选择时间点。每种化合物在每个时间点应用3只年龄在6～8周之间的雌性C57BL/6小鼠，每种化合物共应用12只小鼠。所有小鼠均以最高最大耐受剂量(5.2mg/kg)注射，并如上所述制备和储存血浆。

体内肿瘤试验

如前所述，转移细胞系A9在DMEM生长，未添加抗生素(青霉素和链霉素，P/S)。一旦细胞达到75～80％的汇合度，将其用胰蛋白酶消化(0.05％，Gibco)并用HBSS(Hanks平衡盐溶液)洗涤。使用Bio-RAD TC20自动细胞计数器对细胞计数，并在HBSS中悬浮至10⁷个细胞/mL的浓度。在32只协同雌性C57BL/6小鼠(年龄在6～8周之间)的右侧腹部皮下注射含5×10⁴A9转移性肿瘤细胞的溶液50μL。肿瘤接种后7天，开始每天进行腹腔注射治疗，持续12天。研究了4个治疗组，每组8只动物。将赋形剂用于阴性对照(PBS中1％DMSO)，评估了TSA(0.5mg/kg)(一种已知可减轻体内A9肿瘤负荷的药物)(11)、P02-113(5.2mg/kg)和P03-97-1(5.2mg/kg)。每周测量3次体重，一旦出现肿瘤，则使用卡尺测量，并计算肿瘤体积。开始治疗12天后，对小鼠实施安乐死，采集肿瘤并称重。然后处理肿瘤以进行流式细胞术分析。将肿瘤切成小块并在37℃下振荡培养RPMI(Gibco；含有P/S 0.5％、丙酮酸钠1％、L-谷氨酰胺1％)和3mg/mL胶原酶A(Roche)，振荡1小时。使解离的肿瘤细胞通过100μM过滤器，并在15000×RCF下离心3分钟。将沉淀在FAC缓冲液(含2％FBS的PBS)中洗涤一次并离心。然后将沉淀悬浮在红细胞(RBC)裂解缓冲液中，并在室温下保持5分钟，然后加入5mLPBS中和离心。如果仍发现颗粒含有红细胞，则重复该步骤。去除所有红细胞后，将细胞悬浮在FAC缓冲液中，使浓度达到10⁷个细胞/mL。将每种肿瘤的总体积为200μL的细胞加入96孔板(Falcon)中，并与Fc阻断剂(Biolegend，1:400)在4℃下孵育20分钟。将96孔板以100rmp的转速旋转3分钟，去除上清液。然后将细胞悬浮于150μL含有抗CD8a(PE-Cy7，1:200，eBioscience)和CD4(APC，1:200，Biolegend)抗体的FAC缓冲液中，并在4℃孵育20分钟。将细胞洗涤两次并使用FAC缓冲液离心，然后在最终体积为200μL的含7AAD的FAC缓冲液(Biolegend 1:200)中送至流式细胞术试管。对LSRII(BDBiosciences)进行流式细胞术分析，并使用FlowJo(流式细胞术分析软件)进行分析。

HDAC分析法

使用HDAC-Glo^TM I/II分析和筛选系统(Promega)分析化合物P02-113和P03-97-1对A9细胞系中组蛋白去乙酰化酶活性的影响。在一个黑色壁面、底部透明的96孔板(PerkinElmer)中确定了针对A9细胞的线性范围。将细胞稀释至10⁵细胞/mL，并连续稀释2倍，最终浓度为98细胞/mL。所有稀释液按每孔100μL的体积分成三份。在加入HDACI/II类试剂之前，将细胞在37℃下放置过夜24小时。用HDACI/II类试剂孵育30分钟后读取发光度。在确定30000个细胞/孔的最佳细胞密度后，将细胞置于96孔板中，并在37℃放置24小时。使用培养基作为空白对照，还包括由HDAC分析试剂盒中提供的HeLa细胞组成的阳性对照。第二天，从孔中取出培养基，加入含有赋形剂(阴性对照)、TSA(阳性对照)或一定浓度范围的P02-113或P03-97-1稀释液(5～0.02μM)一式三份，并孵育30分钟。然后加入HDACI/II类试剂并孵育30分钟，然后使用Infinite M200(Tecan)和i-control软件(Tecan)测量发光度。

个体化HDAC分析

使用来自所有I类、II类和IV类的纯化HDAC酶以及III类(SIRT1)中的一员评估姜黄根醇类似物的活性。HDAC1-9和SIRT1采用HDAC荧光检测试剂盒(BPS Biosciences)进行评估。所有测定均在黑色透明底96孔板(PerkinElmer)中完成，所有处理均一式三份。治疗从5μM开始，稀释2倍至0.02μM的浓度。使用Synergy HI杂交读取器(BioTek)和Gen5软件(BioTek)测量分析，将激发设置为360nm，在450nm处测量，增益为100。或者，使用HDAC-Glo^TMI/II分析和筛选系统(Promega)针对HDAC浓度优化HDAC10和11(BPS Biosciences)。在优化后，按照Promega方案，在黑边透明底96孔板中每种HDAC试验一式三份，处理方式与上述相同(PerkinElmer)。使用Synergy HI杂交读取器(BioTek)和Gen5软件(Bio-Tek)在添加HDAC-Glo^TMI/II试剂30分钟后读取发光。对于所有分析，赋形剂(1％DMSO)用作阴性对照，TSA(25nM)用作阳性对照，其中不包括SIRT1，其中烟酰胺(5mM)用作阳性对照，所有分析均包含多个空白对照。为了计算活性百分比，从所有治疗组中减去空白孔的平均值。测定待测HDAC活性的相对平均值，并将所有接受处理的孔除以该平均值，得到活性百分比。

送去进行药代动力学分析的血浆样本。

结果

TC-1和A9细胞系的表征

选择小鼠转移性肺癌细胞系A9进行小分子分析以恢复免疫表型，因为已知APM表达减少(图2(A)(9-11)。通过体内传代，从保留APM表达的小鼠原发性肺癌TC-1获得转移性A9细胞系。

体内免疫应答

为了确定体内原代和转移性细胞系之间是否存在免疫应答差异，将5×10⁵TC-1细胞皮下注射到各种6～8周龄的协同小鼠模型的右侧。为了评估APM内源性和外源性途径的诱导作用，对小鼠进行了缺乏CTL(CD8-/，n＝8)或T辅助细胞(CD4-/，n＝8)的接种。还包括具有完全功能性免疫系统的对照小鼠(野生型C57BL/6小鼠，n＝8)，以及缺乏嗜酸性粒细胞(GATA1-/，n＝8)的小鼠，嗜酸性粒细胞是一类已知在肿瘤应答中起作用的免疫细胞。在整个研究过程中，每周对接种TC-1细胞系的所有小鼠称重三次，发现所有小鼠的体重都以健康的速度增加，四组之间无显著差异(图13.2A)。在四种小鼠品系中，与野生型对照相比，缺乏CTL的小鼠形成了最大的肿瘤(图3B&C)，表明CTL在识别TC-1细胞和减少总肿瘤负荷方面发挥关键作用。这与CTL细胞通过MHC-I分子与癌细胞相互作用的假设一致，从而验证了内源性抗原途径在适应性免疫系统识别和清除癌细胞中的重要作用。缺乏T辅助细胞的小鼠模型(代表通过MHC-II分子发挥作用的外源性APM)也显示出比野生型对照更显著的肿瘤体积(图3B和C)。这种差异的一个可能解释是，已知T辅助细胞在初始激活后有助于维持CTL活性，当T辅助细胞被去除后，CTL可能失去了大部分的活性。与野生型小鼠相比，发现所检查的缺少嗜酸性粒细胞的最终小鼠模型具有降低的肿瘤负荷，但未发现这种差异具有统计学意义。然而，嗜酸性粒细胞的作用在很大程度上取决于肿瘤类型言论一直存在很大争议。

使用A9细胞系进行相同的小鼠实验。当用A9接种时，所有四种基因型的小鼠以相似的速率形成肿瘤。然而，由于A9细胞系的侵袭性，几只小鼠出现溃疡，必须实施安乐死，为了保持肿瘤生长时间一致，所有小鼠均在第14天处死。在所检查的小鼠模型中，仅缺乏T辅助细胞的小鼠显示出肿瘤负荷的差异(图7)。对这一结果的一种可能解释是T辅助细胞对位于肿瘤微环境中的专职抗原呈递细胞的反应。因此，如果没有T辅助细胞的存在，它们就不能刺激免疫反应。关于TC-1实验，其验证了利用MHC-II和T辅助细胞的外源性APP也可能对这些细胞系中的免疫应答至关重要。至于所检查的其他敲除模型，与野生型小鼠相比，在肿瘤负荷方面无显著差异(图7)，证明了嗜酸性粒细胞不参与对这些细胞系的应答，并且体内CTL应答需要MHC-1和TAP-1表达。

筛选诱导MHCI的小分子

评估了两代姜黄根醇类似物在体外诱导MHC-Ⅰ表面表达的能力。进一步检查了具有最大MHC-Ⅰ诱导能力和最低细胞毒性的类似物对体内肿瘤生长的效果。

鉴定体外诱导抗原呈递的类似物

之前，使用细胞组学和流式细胞术对从世界各地海洋中采集的海洋无脊椎动物提取物在A9转移性细胞系中诱导TAP-1和MHC-I表达的能力进行了筛选(72)。在RaymondAnderson博士(UBC化学系)的实验室中，在对这些APM组分有显著刺激作用的提取物进行鉴定后，通过分离色谱法和HPLC将所选提取物分馏为水和乙醇部分。分馏后，再次筛选提取物在A9细胞中诱导MHC-I表达的能力。从这些筛选中，与所有其他试验馏分相比，一个馏分显示出明显更强的对APM组分的诱导作用。活性成分在RaymondAnderson博士的实验室中通过NMR被鉴定为S-(+)-姜黄根醇。虽然姜黄根醇是从一种海洋无脊椎动物中分离出来的，但它也存在于植物和香料中，其对映异构体R-(-)-姜黄根醇也存在于几种海洋无脊椎动物中。

虽然姜黄根醇是以纯S形式从海棉提取物中分离出来的，但实验室合成的姜黄根醇会产生外消旋混合物，因此需要繁琐的分离方法。相反，我们选择合成缺乏手性中心的类似物，并在Raymond Anderson博士的实验室合成了两代姜黄根醇类似物。第一代通过碳末端P02-113和P02-116的结构变化进行了修饰，而第二代包括碳末端和碳环P03-93、P03-97-1、P03-97-2和P03-99的修饰。发明人通过流式细胞术对这些化合物在A9细胞的细胞表面诱导MHC-I表达同时维持低水平细胞毒性的能力进行了筛选(图5A)。两个类似物，P02-113和P03-97-1，由于其在维持低细胞毒性的同时强诱导MHC-I的再现性而特别令人感兴趣(图5B)。

最大耐受量

为了确定姜黄根醇类似物P02-113和P03-97-1的最大耐受剂量，对它们在多种浓度下的毒性进行了评估。两种化合物的起始浓度为1.0mg/kg，随后为3.5mg/kg，最终浓度为5.2mg/kg。在本试验中，化合物的溶解度是限制因素，因为1％DMSO是使用腹腔注射时可准许的最高浓度。基于这些限制条件，5.2mg/kg是我们通过腹腔注射的最高剂量。在两种化合物的每种浓度下对三只小鼠进行了评估，每种化合物九只小鼠。对小鼠监测14天，未观察到细胞毒性临床体征。14天后，对小鼠进行尸检。在所有浓度下，这两种化合物均未表现出毒性或异常迹象。因此，在未来的实验中选择5.2mg/kg进行给药。

P02-113和P03-97-1的药代动力学

为确定治疗小鼠的剂量方案，在腹腔注射后不同时间点监测了P02-113和P03-97-1的药代动力学。根据文献从结构相似的化合物TSA中选择时间点，TSA在5～60分钟之间代谢，半衰期不到10分钟，24小时后检测不到(73)。虽然这些类似物的结构相似，但它们的代谢却存在显著差异。5分钟后，在小鼠血浆中发现P03-97-1的浓度为30ng/mL，基于10分钟和30分钟时间点的浓度值，在20分钟左右的浓度值接近该浓度的一半。或者，在5分钟后发现P02-113的浓度为0.4ng/mL，10分钟后降至该浓度的一半。因此，计算得出P03-97-1的半衰期为15分钟，P02-113的半衰期小于5分钟。由于注射小鼠和采集血液能力的时间限制，不可能早于5分钟的时间点。另一个限制是，每个时间点需要一只小鼠获得足够的血浆用于PK采样，因此一只小鼠不能用于多个时间点。这两种化合物的一致性在于，它们在6小时时间点可以在小鼠血浆中达到无法检测到的水平。由于小鼠血浆中的高清除率(类似于TSA，在每日给药时有效)以及给药方案的限制，选择对小鼠每日接受治疗。

小分子P02-113和P03-97-1的体内评估

为评价小分子刺激体内免疫系统的能力，在32只6～8周龄C57BL/6小鼠右侧皮下注射A9细胞，浓度为4×10⁵细胞/鼠。接种后7天，小鼠被随机分配到4个治疗组之一(n＝8):赋形剂(1％DMSO)、TSA(0.5mg/kg)、P02-113(5.2mg/kg)或P03-97-1(5.2mg/kg)，每天通过腹腔注射治疗12天。在整个研究过程中，每周测量3次体重和肿瘤体积。在所有4个治疗组中，体重在整个研究期间保持稳定(图7)。与赋形剂对照相比，所有治疗组(TSA、P02-113和P03-97-1)的肿瘤体积(图7B)均减少。在终点测量肿瘤重量(图7C)，发现与研究结束时收集的最终肿瘤体积数据一致。在3种治疗中，P03-97-1具有显著的抗肿瘤作用，p值为0.0001，这比使用配对单尾t检验计算的p值为0.0012的阳性对照TSA更显著。P02-113对肿瘤生长也有抑制作用，但不如P03-97-1或TSA显著。

在研究终点，还对肿瘤进行T细胞浸润分析。通过流式细胞术分析肿瘤中的CD4+(APC)和CD8+(PE-Cy7)T细胞(图8)。有趣的是，CD8+T细胞的浸润遵循与肿瘤负荷中所见相似的模式。TSA和P03-97-1的CD8+浸润最多，其次是P02-113和单独赋形剂。CD4+在各组中均无明显浸润或差异。这些结果表明P03-97-1是更强的体内免疫刺激因子，并且表现出更大的肿瘤负荷降低作用，提示未来的研究应侧重于优化P03-97-1的结构。

I/II类组蛋白去乙酰化酶活性

由于姜黄根醇类似物P02-113和P03-97-1与之前描述的HDACi(TSA)相似，因此假设这些分子可能通过类似机制发挥作用。为了检验这一理论，在A9细胞系中使用通用HDAC-Glo^TM I/II分析和筛选系统(Promega)分析了P02-113和P03-97-1。首先，测定A9细胞系中HDAC酶活性的线性范围，以获得测定中的最佳荧光读数，并选择30000个细胞/mL的密度(图9A)。优化后，按照检测方案在A9细胞上以一定浓度范围(1nM-1μM)检测小分子，并测定发光。有趣的是，化合物P02-113和P03-97-1表现出与假设相反的作用，并显示I/II类HDAC活性增加(图9B)。即使在最低浓度(1nM-100nM)下，也存在HDAC活性诱导效应。这两种化合物在约180nM时均表现出HDAC活性峰值，而在较高浓度时，P02-113效应开始降低。P03-97-1维持HDAC活性峰值水平，直至最高浓度1μM，表明其作用更强。P03-97-1表现出的更强效应可能是由几个因素引起的，包括对HDAC酶的结合亲和力更强，或进入A9细胞的能力更强，但具体原因仍有待确定。

I类组蛋白去乙酰化酶活性

在I类HDAC家族中，有4种HDAC，即HDAC1、2、3和8。在I类测试的HDAC中，1～3在P02-113和P03-97-1的测试浓度下显示HDAC活性无显著变化(图10)。对于化合物P02-113，在较高浓度下，HDAC8的活性无变化，但在0.3μM及以下浓度下，HDAC8的活性变化更大，表现出抑制作用，该抑制作用与TSA表现出的HDACi相似。P03-97-1也遵循类似的模式，在较高浓度时活性无变化，但在最低浓度0.02μM时，观察到抑制表型。这表明类似物P02-113和P03-97-1对HDAC8起抑制作用，但对其他I类酶不起作用。与P02-113和P0-3-97-1的抑制效应相关的另一个有趣的因素是，HDAC1～3仅限于细胞核，而HDAC8是唯一也在细胞质中发现的I类物质。

II类组蛋白去乙酰化酶活性

II类HDAC家族包括HDAC4至HDAC10，不包括HDAC8。使用浓度范围为0.02～5μM的P02-113和P03-97-1化合物评估所有II类HDAC。在II类HDAC中，治疗后活性无变化的为HDAC4、6、7和9(图12)。在这些HDAC中，值得注意的是，尽管TSA被用作阳性对照，但已知TSA对HDAC6、7和9的作用有限，表明这些HDAC可能具有更独特的结构，因此在寻找改变HDAC活性的化合物时更难将其作为靶点。或者，HDAC5和10在用姜黄根醇类似物中的任一种处理后均得到增强(图13)。对于HDAC5，发现两种类似物的增强限于2.5～0.01μM的浓度之间。然而，在5～0.02μM浓度范围内的所有浓度下，HDAC10均增强，这表明需要更宽的浓度范围来确定剂量对HDAC10活性的限制。

III类组蛋白去乙酰化酶活性

目前尚未发现对III类酶有影响的HDACi，因此仅选择了一种酶来分析使用这两种类似物治疗后的活性。选择SIRT1是因为它是唯一已知在癌症发生中发挥作用的III类药物。SIRT1用化合物P02-113和P03-97-1进行处理，浓度范围与前述试验中相同。SIRT1在治疗后未显示出活性的改变(图14)。由于这一结果以及与其他III类酶在结构上的强烈相似性，未对其他III类酶进行测试。

IV类组蛋白去乙酰化酶活性

HDAC11是唯一的IV类酶，在用P02-113或P03-97-1类似物(在5μM～0.02μM范围内)处理时，其活性不受影响(图15)。表明在所检测的浓度下，这些化合物既不会增强也不会降低HDAC11的活性。

讨论

对TC-1和A9细胞系的体内免疫应答

免疫系统负责识别和清除癌细胞。虽然免疫系统的两个分支(先天性和适应性)都参与这一过程，但适应性免疫的内源性APM尤为重要。内源性APM允许CTL表面存在的TCR识别所有存在于有核细胞表面的MHC-I分子，并确定是否应启动适应性免疫应答。由于该途径在适应性免疫监测中的重要性，许多癌症下调了参与内源性APP的组分。在APP中涉及的不同蛋白中，TAP-1和MHC-I是最常见的下调蛋白，在某些癌中表达量的降低接近100％(9～11，23，24)。由于A9转移性细胞系与其原始对应TC-1相比，TAP-1和MHC-I的表达均降低，因此推测这两种细胞系之间的免疫应答在体内存在显著差异。由于A9细胞系中缺乏TAP-1和MHC-I的表达，很明显，与TC-1细胞系相比，这些细胞在野生型小鼠中具有明显的生长优势。接种后14天A9肿瘤变得可测量(图4)，几乎是第25天后可测量到TC-1肿瘤的两倍(图3)。还发现A9细胞的侵袭性明显更强，由于溃疡的形成，必须在更早的时间点处死小鼠。

为了进一步明确肿瘤生长差异是否归因于APM，特别是CTL对肿瘤细胞的特异性识别，在缺乏免疫系统不同组成部分的不同小鼠模型以及野生型小鼠中评估了两种细胞系的肿瘤生长。所选小鼠模型为无代表内源性APP的CTL(CD8-/-)小鼠、无代表内源性APP的T辅助细胞(CD4-/-)小鼠以及无嗜酸性粒细胞(GATA1-/-)的小鼠，已知嗜酸性粒细胞在癌症消除中起作用。如所预测的，与C57BL/6野生型对照相比，TC-1细胞系在缺乏CTL的小鼠中显示出明显更快的肿瘤生长速率(图6)。虽然TC-1细胞保留了TAP-1和MHC-I的表达，但缺乏CTL的小鼠无法识别MHC-I分子，因此无法启动适当的免疫应答。有趣的是，与野生型小鼠相比，无代表外源性APP的T辅助细胞的小鼠也显示出肿瘤重量差异，表明它们有助于降低TC-1肿瘤负荷。对这些结果的一个可能解释是，已知T辅助细胞在癌细胞初始激活后维持CTL活性方面发挥作用，因此在不存在T辅助细胞的情况下，CTL活性可能大大降低，导致肿瘤生长加快。与野生型小鼠相比，缺乏嗜酸性粒细胞的小鼠生长无变化，表明这些细胞在TC-1细胞系的识别中不起作用。这与目前嗜酸性粒细胞在降低肿瘤负荷中发挥作用的观点不一致，但是新的研究表明嗜酸性粒细胞在癌症中的作用在很大程度上取决于癌症类型(79)。虽然嗜酸性粒细胞促进癌症的机制尚未得到解释，但在多项人类研究中，嗜酸性粒细胞增多与预后不良有关(80，81)。从本实验的总体情况来看，很明显，免疫系统正在利用CTL作为主要防御手段来检测和清除TC-1癌细胞，并且T辅助细胞在维持这种防御方面也可能至关重要。

使用A9细胞系进行相同的体内实验，假设野生型和三种敲除小鼠细胞系中的任何一种之间的肿瘤生长没有显著差异。对于所检查的小鼠模型，除了缺乏T辅助细胞的小鼠(其具有更具侵袭性的肿瘤)之外，没有观察到显著差异(图7)。这可能是由于它们在响应专职抗原呈递细胞中的作用，专职抗原呈递细胞通过肿瘤环境中的MHC II向T辅助细胞呈递外源肽。为了确认T辅助细胞的作用以及所评估的其他免疫细胞缺乏的作用，将需要超过20天的长时间的研究，以确认在体内使用更少的A9细胞，这种差异在长时间内是否一致。此外，未来的研究还应包括其他免疫小鼠敲除模型，如自然杀伤细胞和巨噬细胞，以排除可能参与TC-1或A9细胞系识别的任何其他免疫细胞类型。

治疗潜力

自从发现免疫系统在降低癌症的发生和严重程度方面起着重要作用以来，癌症免疫治疗领域在过去的十年中有了显著的发展(82，83)。癌症免疫疗法通过启动针对入侵癌细胞的免疫应答而起作用。目前有几种癌症免疫治疗剂正在开发中，包括小分子如单克隆抗体、疫苗和细胞因子，以及细胞疗法如过继细胞疗法(ACT)(82，83)。在小分子中，单克隆抗体已显示出极大的潜力，并且通常针对与癌细胞相反的免疫细胞，从而使其能够治疗一系列的癌症类型(82)。抗体通常用于靶向位于T淋巴细胞表面的程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)或细胞毒性T淋巴细胞蛋白4(CTLA-4)，并作为参与免疫检查点信号传导的抑制性受体发挥作用(82)。通过用抗体阻断任一受体，癌细胞不再能够通过其相应的受体抑制T淋巴细胞的活化。除了小分子，ACT还通过离体操作和T淋巴细胞扩增来靶向癌细胞(82)。目前有几种正在开发的技术，包括肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)的选择和扩增、合成TCR(TCR)或嵌合抗原受体(CAR)基因转移到T细胞中(82)。有趣的是，这些疗法中的许多已经显示出巨大的潜力，但是在一些病例中，仍然有相当数量的患者没有表现出应答(82，83)。在未从此类治疗中获益的患者中，已预测有一定百分比的患者的癌症不会因APM缺陷而受到影响(82)。因此，联合治疗可能是未来的关键，届时将添加靶向APM上调的药物(83)。姜黄根醇类似物P02-113和P03-97-1已证明对体内肿瘤负荷具有最佳效果，可能是联合治疗的最佳选择，因为它们诱导MHC-I表达，并且可与其他治疗联合使用，对于因APM水平降低而出现免疫规避表型的癌症患者，可以大大提高其效果。然而，由于观察到P02-113和P03-97-1从血流中的清除率较高，即在6小时后均无法检测到，从而需要对P02-113和P03-97-1的给药进行优化。为了增加治疗潜力，可能需要增加给药方案。或者，不同的给药途径可以克服使用腹腔治疗时遇到的溶解度限制。此外，对化合物化学结构的实验可能会产生更强效或更易溶解的化合物，这也可能会增加治疗潜力。

P02-113或P03-97-1的组蛋白去乙酰化酶活性

由于姜黄根醇类似物的结构与已知的HDACi(TSA)非常相似，TSA可促进A9细胞系(9-11)中MHC-I的表达，因此预测该类似物通过类似的机制发挥作用。然而，在使用A9细胞进行广义I/II类HDAC发光分析以测量HDAC活性时，发现了相反的效应，HDAC活性得到了增强。这种HDAC增强(HDACe)是一种在文献中从未见过的I/II类HDAC的新特性，然而，有一种已知的HDAC激活剂用于III类HDAC，即可逆性醇，其可间接作用于SIRT1(84)。为了确定P02-113和P03-97-1是否实际上与HDAC酶直接相互作用以促进活性，在用类似物处理后评估了单个纯化的重组HDAC。虽然大多数HDAC酶的活性没有变化，但有一种酶HDAC8表现出抑制作用。这很有趣，因为这是唯一已知存在于细胞核和细胞质中并且在进化早期从其他I类酶中分化出来的I类HDAC酶(85)。对HDAC8的这种非常特异的靶向抑制是该化合物的一个独特特征，因为正在开发的大多数HDACi表现为泛HDACi。然而，与之前所见相比，这些类似物具有更强的靶向性和最佳亲和力。幸运的是，众所周知，HDAC8活性的增加与癌症以及其他疾病相关，包括神经退行性疾病、代谢失调、自身免疫性疾病和炎性疾病(85)。因此，这些化合物具有作为特异性HDAC8抑制剂的潜力。关于APM，已证明HDAC8可作为cAMP应答元件结合蛋白(CREB，一种已知的TAP-1和MHC-1的转录上调因子)的支架(82)。一项研究表明，在HDAC8过度表达时，CREB磷酸化随着其转录活性而降低(86)。为了确定APM表达的增加是否与P02-113和P03-97-1对HDAC8的抑制活性直接相关，将需要进一步的实验，在TC-1细胞系中敲除HDAC8并测量APM表达。HDAC8以前曾在肺癌、结肠癌和宫颈癌细胞系中被RNA干扰敲除，导致增殖减少，而其过度表达则促进肝细胞癌的增殖并抑制细胞凋亡，然而APM仍有待检验(87，88)。

除HDACi外，还有两种HDAC，即HDAC5和HDAC10，在用P02-113和P03-97-1治疗后显示活性增强。这些最有可能是在A9细胞系上进行的广义HDAC类试验中显示活性增加的HDAC候选物。这是一个特有的发现，因为目前认为HDAC在癌症中过于活跃，会降低癌症预防基因的表达。然而，在肺癌的晚期，HDAC5和HDAC10的活性均降低，且与预后不良相关(89，90)。有趣的是，先前使用siRNA下调HDAC5的研究发现，由于内皮细胞迁移、萌发和管形成增加，存在促血管生成效应(91)。至于HDAC10，与其在癌症中的活性相关的研究已做了很多。HDAC10活性降低与B细胞和胃癌中侵袭性更强的恶性肿瘤相关，并与胃癌和鳞状细胞癌的转移相关(92-94)。HDAC10参与转移的机制也已得到证实，因为已知其可抑制对癌细胞侵袭和转移至关重要的基质金属蛋白酶2和9(92)。因此，确定HDAC5和HDAC10是否对APM调节起着至关重要的作用是未来的研究方向，也对于理解P02-113和P03-97-1是否通过HDAC5和HDAC10的增强表现出上调起着至关重要的作用。原代TC-1细胞系中这些酶的下调将有助于确定这是否是一种促进机制。

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实施例2

转移性定植是癌症从原发部位向继发性部位的转移，涉及播散细胞的存活和增殖(1)。转移性癌症通常获得逃避免疫系统的能力，特别是通过抗原呈递机制(APM)的下调(2)。本实验室重点研究与主要组织相容性复合体(MHC)上肿瘤抗原呈递至CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTL)相关的APM。APM由几个组成部分组成，包括蛋白酶体、抗原转运蛋白1和抗原转运蛋白2(TAP1、TAP2)和MHC I类。这些组成部分中任何一个的破坏都将导致新生MHC I类上的内源性肿瘤抗原的错误呈递，从而导致CD8+T细胞对肿瘤的错误识别。

与我们的癌症研究相关的APM将内部内源性肽呈现给CTL(3)。多催化蛋白酶体复合物和胞质蛋白酶降解胞质内肽，TAP-1、TAP-2将产物肽带到内质网。在将肽呈递到细胞表面细胞毒性T淋巴细胞之前，将其加载到MHC I类上(3)。CTL对肿瘤免疫监测至关重要；APM的表达或功能异常可能导致CTL所需的MHC I类抗原的细胞表面表达下调(3)。细胞因子如IL-33可导致APM上调。高达90％的转移性癌症中出现了功能不正常的组成部分(4)。许多肿瘤，包括肺癌，都缺乏TAP-13。TAP-1下调被认为允许肿瘤逃避免疫系统。

在这些实验中用于对比的细胞系是原发性TC1肿瘤细胞系和转移性A9肿瘤细胞系。通过用人乳头瘤病毒16型E6和E7癌基因和活化的H-ras(细胞分裂调节GTP酶)转化鼠原代肺细胞，建立了原代TC1肿瘤细胞系。这些细胞具有较高的TAP-1和MHC I类水平(5)。转移性A9肿瘤细胞是来源于原发性TC1肿瘤的转移性克隆；这些细胞在皮下注射到小鼠体内时能够转移，而不仅仅是在注射到血液中时(6)。转移性A9肿瘤下调了MHC I类表达和APM成分(5)。

之前，从发明人在实验中观察到从原发性肿瘤细胞系到转移性肿瘤细胞系的总体乙酰化水平降低(5)。发明人还发现，原发性和转移性肿瘤细胞系之间的TAP-1表达降低，特别是原发性TC1和转移性A9，这是由染色质重塑引起的。这与MHC I类的减少相关。此外，我们已表明曲古抑菌素A(TSA)，一种已知的组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)，可有效恢复A9细胞上的MHC-I。

确定通过下调APM导致免疫监视减弱的机制是使用这些化合物增强肿瘤免疫识别的重要步骤。它还将为我们提供有助于恢复原始APM功能的蛋白靶点，并可能得到最大限度减少癌症转移的疗法。这些知识不仅可用于癌症治疗，更深入地了解免疫监测还将有助于疫苗的开发。

建立了功能性筛选，以鉴定可增加转移性肿瘤中TAP-1和MHC I类表达的产物，从而逆转转移性细胞的免疫逃逸表型。我们确定姜黄根醇是一种增强A9细胞上MHC-I表达的分子，具有低细胞毒性。在此，我们提出了可能发生这种诱导的细胞途径的证据。

研究方法

主要使用的细胞系：TC1和A9

主要使用的方法：荧光激活细胞分选(FACS)、蛋白质印迹法、实时聚合酶链反应(RT-PCR)、Proteome Profiler小鼠细胞因子阵列试剂盒(A组)(Proteome Profiler MouseCytokineArray Kit(PanelA))。

结果概述

加入0.014mg/mL(0.064μmol)的姜黄根醇后，与仅用赋形剂DMSO处理的细胞相比，A9细胞的细胞因子的产生发生变化。该处理在2mL DMEM培养基中进行，初始接种密度为1×10⁶的A9细胞，在接种A9细胞24小时后用DMSO赋形剂中的姜黄根醇或DMSO赋形剂进行处理。A9细胞是鼠转移性上皮癌细胞。使用Proteome Profiler Mouse XL细胞因子阵列(R&DSystems,ARY028)观察细胞因子变化。

使用姜黄根醇处理后，A9细胞产生的下述细胞因子减少：WISP-1/CCN4、IGFBP-3、双调蛋白、IGFBP-6、IGFBP-2、CD160、MMP-2、CCL22/MDC、IL-12p40、IL-6、五聚体蛋白(Pentraxin)2/SAP；TNF-α、趋化素、CCL2/JE/MCP-1、CXCL10/IP-10、CCL5/RANTES、CCL6/C10、CCL11/嗜酸性粒细胞趋化因子、CXCL9/MIG、CXCL11/I-TAC、E-选择素/CD62-E、P-选择素/CD62P、CCL17/TARC、IL-11、血管生成素-1、IL-10、脂连素/Acrp30、内皮抑素、M-CSF、IL-7、MMP-3、Flt-3配体、Pref-1/DLK-1/FA1。

用姜黄根醇处理后，A9细胞产生的下述细胞因子增加：增殖蛋白、DGF-BB、Gas 6、GDF-15、五聚体蛋白(Pentraxin)3/TSG-14、IL-33、IL-1α/IL-1F1、髓过氧化物酶、CXCL16、IL-1ra/IL-1F3、IL-15、IL-1β/IL-1F2、IL-28A/B、IFN-γ、CD40/TNFRSF5、CCL12/MCP-5、CCL19/MIP-3β、CXCL13/BLC/BCA-1、LIX、CX3CL1/趋化因子、丝氨酸蛋白酶抑制剂F1/PEDF、血管生成素样蛋白3、血管生成素-2、IL-13、凝血压子III/组织因子、FGF-21、VEGF、丝氨酸蛋白酶抑制剂E1/PAI-1、骨调蛋白(OPN)、胱蛋白酶抑制剂C、TIM-1/KIM-1/HAVCR、G-CSF。

使用姜黄根醇处理后，A9细胞的下述细胞因子产生没有变化：VCAM 1/CD 106；前蛋白转化酶9/PCSK9；瘦素；骨膜素/OSF-2。

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实施例3

摘要

免疫系统的癌症逃避可通过遗传和表观遗传事件，并由细胞抗原加工机制(APM)的下调启动。没有这些必需组成部分，转移性癌症会破坏宿主的免疫监视，从而对许多引起适应性免疫以根除肿瘤的免疫疗法具有抗药性。海洋环境因其生物多样性方面在所有其他自然环境中居于主导地位，从而成为发现生物活性天然产品的重要资源。(+)-姜黄根醇是一种倍半萜酚，是使用一种新的高通量细胞分析方法从海洋无脊椎动物提取物制备的化学文库中鉴定出来，以鉴定在转移性前列腺癌和肺癌中诱导APM成分表达的化合物。通过已知的(informed)设计制备了合成的非手性水溶性姜黄根醇类似物，发现其具有新的、前所未有的组蛋白去乙酰化酶增强(HDACe)活性，可在转移性前列腺癌和肺癌中诱导APM成分基因表达，包括MHC I和Tap1。用这些化合物治疗转移性肺癌小鼠使得平均肿瘤体积显著减小，细胞毒性T细胞肿瘤浸润增加。通过逆转免疫编辑和逃逸来增强针对转移性肿瘤的免疫应答的新型天然产物及其改进的类似物的发现，为开发天然产物作为利用免疫系统的能力来识别和破坏转移性癌症的治疗候选物提供了理论基础。

介绍

了解促使原发性癌症进展为转移性衍生物的机制非常重要，因为转移性癌症占所有癌症死亡的90％¹。细胞免疫系统通过抗原加工途径(APM)识别癌细胞，在减缓癌症进展中发挥重要作用。在APM中，细胞肽通过位于体内所有有核细胞表面的主要组织相容性I类分子(MHC-I)呈递至免疫系统的细胞毒性T淋巴细胞(CTL)。在人类中，MHC-1分子被称为人类白细胞抗原(HLA)。为了生成肽，内源性蛋白质在被与抗原加工相关的转运蛋白1和与抗原加工相关的转运蛋白2(TAP-1/TAP-2)转运到内质网(ER)之前被细胞质中的蛋白酶体降解。在ER中，肽在转运到细胞表面之前被加载到MHC-I分子上。当CTL与细胞表面的MHC-I肽复合物相互作用时，CTL能够区分正常细胞、癌细胞或病原体感染细胞。在这种相互作用之后，可以启动适当的免疫应答，这通常会破坏癌细胞或病原体感染细胞^1-3。

在癌症的进化过程中，会有一些遗传和表观遗传的改变，其中一些改变会使癌症变得遗传不稳定，随后发生转移。这些遗传变化被称为转移特征。对遗传不稳定的肿瘤群体进行免疫监测的选择性压力可能导致肿瘤失去抗原加工机制(APM)成分的表达，通常导致功能性主要组织相容性复合体(MHC或HLA)分子的组装减少。Alimonti等人⁴描述了适应性免疫系统免疫逃避的基本机制，称为免疫颠覆或免疫逃逸，随后Shankaran等人⁵证实了这一机制，称为免疫编辑。在几种形式的癌症中常见的转移特征是允许免疫逃避。逃逸免疫识别是多种机制共同作用的结果，这些机制可以单独或与下列机制组合作用：肿瘤诱导的T细胞失能、MHC-I分子缺失或低表达、和/或MHC-I抗原呈递机制缺陷(APM)^4,5。表面MHC-I分子表达的改变是一种重要的肿瘤逃逸机制，因为抗原呈递至CTL和调节自然杀伤细胞需要MHC-I抗原。在某些癌症中，MHC-I的缺失率接近100％^6,7。由于构建MHC-I-肽复合物需要加工肽通过TAP-1/2进入ER，因此TAP-1/TAP-2的缺失会极大地导致APM的功能缺陷⁸。与恶性转化相关的这些细胞表型变化最终会使细胞丧失在细胞表面呈递肽的能力，从而使恶性细胞得以逃避免疫监视^9-11。与保留功能性APM的其他肿瘤细胞相比，APM中存在缺陷的肿瘤细胞似乎具有选择性优势，赋予它们更大的转移潜力。多种类型的癌症，包括乳腺癌^12,13、肾癌¹⁴、黑色素瘤^15,16、结直肠癌¹⁷、头颈部鳞状细胞癌¹⁸、宫颈癌¹⁹以及前列腺癌，均显示HLA下调与预后不良之间存在明显的相关性^20-22。在许多形式的转移性癌症中，免疫逃逸肿瘤变体的频率增加是疾病进展和患者治疗效果的预测指标。然而，很少尝试直接克服免疫逃逸肿瘤变体中的APM缺陷来作为治疗转移性疾病的治疗方式。此前已证明，通过恢复转移性细胞中的TAP-1表达，有可能恢复荷瘤小鼠中APM和MHC-I分子的CTL识别^2,8,23-26。此外，研究表明，通过利用含有TAP基因的病毒载体^23,27或利用免疫增强剂²⁸进行转化，可通过TAP表达的互补^2,8在体外和体内恢复APM缺陷。值得探讨的是，在先前的一项研究中发现，TAP-1缺陷不受TAP-1基因缺陷或突变的调控，但在两种不同的细胞系中受表观遗传学调控²⁹，可通过组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)如曲古抑菌素-A(TSA)²⁸治疗恢复。

先前的研究表明，尽管TSA(一种HDACi)已显示具有促进肿瘤细胞的分化、细胞周期停滞和凋亡³⁰的能力，但在TSA治疗的Rag-1^-/-小鼠²⁸(缺乏功能性淋巴细胞)中，TSA不能有效减少肿瘤生长。这些发现强烈表明，在TSA治疗的动物中，肿瘤的免疫识别增加，TSA效应由体内适应性免疫应答介导²⁸。尽管TSA已显示出在体外和体内具有抗癌作用^31-33，但使用天然HDAC抑制剂(如TSA、低朴第辛(depudecin)、trapoxins、芹菜素(apicidins)、丁酸钠和丁酸苯酯)的癌症治疗因其不稳定性和体内滞留低而效率低下³⁴。这种局限性可以通过开发无毒化合物来克服，这些化合物具有新的活性、体内高稳定性和更高的诱导肿瘤免疫识别的功效。

天然产物紫杉醇、长春新碱、阿霉素和博莱霉素是临床应用中最重要的抗癌药物³⁵，据估计，在20世纪40年代至2014年期间，约50％的FDA批准的新抗癌药物为天然产物或源自天然产物³⁶。海洋生物代表了一类高度生物多样性但相对未被开发的资源，可用于发现新的天然产物抗癌药物先导物³⁷。临床批准的抗癌药物阿糖胞苷(Ara-C)、本妥昔单抗(Adcetris)、曲贝替定(Yondelis)和甲磺酸艾日布林注射液(Halavan)说明了这一资源前景的实现，这些药物均基于从海洋无脊椎动物中分离的天然产物。本研究中筛选的海洋无脊椎动物提取物集合是新型天然产物化学生物学工具和药物先导物^38-43的丰富来源，因此被选为发现可克服免疫逃避的新化合物的优秀资源。

在此，我们描述了从海洋提取物中发现的具有先前未描述的HDACe活性的化合物，所述化合物具有减少免疫逃逸和减缓转移性肿瘤生长的潜力。

结果

具有促进癌细胞中TAP-1和MHC-I表达上调能力的海洋天然产物提取物的鉴定：使用高通量细胞筛选来鉴定增加LMD小鼠转移性前列腺细胞系中TAP-1表达的候选化合物。为了评估TAP-1表达的诱导，我们使用了LMD:TAP-1细胞系，该细胞系在TAP-1启动子下用含有EGFP的赋形剂转染⁴⁴。使用Cellomics^TMArrayscan VTI自动荧光成像仪，根据DNA染色和与TAP-1诱导水平相关的平均GFP荧光强度测定细胞数量(图24A)。将细胞培养基中1％DMSO的载体溶液用作阴性对照，将已知的TAP-1表达诱导剂IFN-γ(1％DMSO中10ng/mL)用作阳性对照(图24B)。

使用基于细胞的高通量分析筛选了一个文库以评估在LMD:TAP-1细胞系中对TAP-1表达的诱导作用，该文库共含有480种海洋海绵提取物，估计含有数千种天然产物。该筛选基于显著的TAP-1诱导作用(与阳性对照相比>40％活性)和低细胞毒性(单独赋形剂的平均细胞密度在1个标准偏差以内)选择了7种提取物(图25)。使用不同浓度对七种提取物进行重新检测时，其中两种提取物：提取物2(76018)和提取物5(76336)具有高度的重现性和可滴定性(图26A，上图和中图)。使用流式细胞术处理48小时后，进一步检测提取物2和5在LMD和A9细胞中诱导细胞表面MHC-I表达的能力。两种提取物均显示细胞表面MHC-I表达量显著增加(图26A，下图)，使其成为免疫逃避癌症治疗剂的强有力候选物。

为了鉴定提取物的活性生物成分，使用溶剂/溶剂(水/乙酸乙酯)分离法、Sephadex LH20尺寸排阻色谱法和HPLC对提取物2和5进行了试验指导下的分馏。将提取物2和5的纯化馏分与整个提取物一起测试其诱导MHC-I表达的能力。与所测试的所有其他馏分相比，由提取物2(76018：软海绵(Halichondria sp))的乙酸乙酯可溶物组成的一个馏分显示出MHC-I表达显著增加(图26B)。在试验指导下对76018乙酸乙酯可溶物进行进一步分馏，得到一种纯的活性天然产物，通过核磁共振(NMR)和质谱(MS)分析鉴定为姜黄根醇(图27A)，姜黄根醇不仅存在于海绵中，也存在于姜黄中，姜黄是亚洲和印度烹饪中常用的香料。

姜黄根醇及其合成类似物的分离、鉴定与合成：外消旋姜黄根醇是在姜黄根醇被鉴定为潜在治疗药物后合成得到的。还合成了一系列在酚环和碳尾上具有结构修饰的具有较低油水分配系数(CLogP)的类似物和非手性类似物，并评估了它们在体外诱导MHC-I的能力。从这个小的合成文库中，两个类似物P02-113和P03-97-1(图27A)在处理48小时后通过流式细胞术测量显示出在细胞表面对MHC-I表达具有最高一致性的诱导，同时维持低细胞毒性(图27B)。

PC-02-113和P03-97-1在荷瘤小鼠模型中的体内效应：基于化合物在1％DMSO中的最大溶解度，评估了P02-113和P03-97-1姜黄根醇类似物在体内的最大耐受剂量。对每种化合物进行了三个剂量给药试验(1.0mg/kg、3.5mg/kg和5.2mg/kg)，按照腹腔给药后2周进行尸体剖检评估，两种化合物的最高剂量均在小鼠中耐受良好，无不良反应。

为了得到体内研究的最佳给药方案，还分析了这些化合物在小鼠血浆中的药代动力学特性。使用三个时间点：5分钟、10分钟和1小时，两种化合物每组三只小鼠。根据药代动力学分析，两种化合物在小鼠血浆中的半衰期约为1小时。由于这些化合物的半衰期很短，因此决定在体内研究期间有必要进行日常治疗。

小鼠右侧皮下接种5×10⁴的A9转移性肿瘤细胞，让肿瘤生长7天。7天后，每天用TSA(阳性对照，500μg/kg)、1％DMSO(阴性对照)或两种试验化合物(P02-113或P03-97-1(5.2mg/kg))之一治疗小鼠12天。每2～4天测量一次体重，4组均未观察到体重有明显变化(图28A)。所有组中的肿瘤每周测量3次；通过肿瘤体积分析取出研究期间未发生肿瘤的所有小鼠。在对小鼠治疗12天后，通过单尾t检验确定，治疗组(P02-113和P03-97-1)与未处理组(1％DMSO)之间的肿瘤体积的减少具有统计学意义(p<0.0001)。还通过流式细胞术对所有发生肿瘤的小鼠中诱导TIL(CD8⁺CTL)的情况进行了处理和分析。与未处理的对照组相比，P03-97-1和TSA组中CTL浸润增加。有趣的是，在P02-113治疗组中，CTL浸润没有显著变化，并且该组中的肿瘤体积略大于P03-97-1和TSA组中观察到的肿瘤体积。浸润肿瘤的CD4⁺细胞数量似乎没有超过阴性对照肿瘤中的数量，尽管这些数量是在试验结束时评估的，而不是在整个试验过程中确定的。然而，P02-113和P03-97-1这两种化合物在体外和体内都显示出巨大的抗癌潜力。这些化合物诱导TAP-1和MHC-1的能力使其成为人体试验的良好候选物，因为这些蛋白表达的缺失是见于多种形式的癌症中的表型。未来的研究需要全面了解这些化合物的抗肿瘤机制。

P02-113和P03-97-1对I/II类组蛋白去乙酰化酶活性的影响：由于姜黄根醇类似物P02-113和P03-97-1与之前描述的HDACi(即TSA)的结构相似，因此假设这些分子可能通过类似的机制发挥作用。为了检验这一假设，我们评估了P02-113和P03-97-1影响I/II类HDAC活性的能力。有趣的是，化合物P02-113和P03-97-1表现出与假设相反的作用，并显示I/II类HDAC活性增加(图29A)。即使在1nM～100nM的最低浓度下，也存在HDAC活性诱导。两种化合物在约180nM时均表现出HDAC活性峰值，而P02-113在较高浓度时这种效应开始减弱。P03-97-1维持HDAC活性峰值水平，直至最高浓度1μM，表明其作用更强。P03-97-1表现出的更强效应可能是由于对HDAC酶的结合亲和力更强，或进入A9细胞的能力更强这些因素，但确切原因仍有待确定。

接下来，评估单个纯化的重组HDAC的活性。在P02-113和P03-97-1的测试浓度下，未观察到I类HDAC1、2和3的活性发生显著变化。对于化合物P02-113，I类HDAC8显示更多可变结果，在较高浓度时HDAC8活性没有变化，但在0.3μM及以下浓度时，观察到抑制作用，与TSA显示的HDACi相似(图29B)。P03-97-1也遵循类似的模式，在较高浓度时活性没有变化，但在最低浓度0.02μM时，观察到抑制表型。这表明类似物P02-113和P03-97-1对HDAC8起抑制剂作用，但对其他I类酶不起作用。与P02-113和P0-3-97-1的抑制效应相关的另一个有趣的因素是，HDAC1-3仅见于细胞核，而HDAC8也是唯一在细胞质中发现的I类物质。

II级HDAC家族包括HDAC4至HDAC10，不包括HDAC8。P02-113和P0-3-97-1不影响II类HDAC4、6、7和9的活性。另一方面，在用姜黄根醇类似物治疗后，HDAC5和10的活性均增强(图6C)。此外，未观察到III类酶SIRT1或IV类酶HDAC11的活性受到影响。

讨论

开发了一种新的基于细胞的高通量筛选试验，旨在鉴定在转移性前列腺癌和肺癌中诱导APM成分(TAP-1和表面MHC I分子)表达的化合物。该试验已用于筛选海洋无脊椎动物天然产物提取物库，获得了许多有前景的结果。在菲律宾收集的海绵Halichindria sp.提取物的试验指导分馏的数据表明，天然产物姜黄根醇在体外显著增加癌细胞系中的表面MHC I分子。本研究显示，I选择性抑制HDAC8并激活HDAC5和HDAC10，这可能与其在癌细胞中诱导TAP-1和表面MHC-I分子相关。

天然产物库为具有HDAC修饰活性潜力的新化合物提供了极好的来源。提取物可以从普通的日常实物中分离，比如香料和草药，或者可以来自更遥远的来源，比如深海。虽然香料通常被认为是烹饪中的主要材料，但已有许多香料被鉴定出具有抗癌特性或可减少肿瘤生长，包括：孜然、藏红花、姜黄、绿茶和红茶以及含有姜黄素的亚麻籽^45-48。天然治疗药物的另一个常见来源是草药，草药中含有丰富的次级代谢产物，包括：多酚、黄酮类化合物和油菜素类固醇⁴⁹。然而，在所有自然资源中，海洋环境在生物制品和化学品的多样性方面占主导地位^50,51。因此，从我们的自然资源中筛选提取物仍然是能够减缓癌症生长和转移的新疗法的最大来源。

Stutman在1974年的工作通过显示缺乏T细胞的无胸腺裸鼠与野生型动物之间的肿瘤生长没有差异¹⁰，暂时地消除了T细胞介导免疫监视⁹的概念。然而，Stutman没有意识到这些研究是针对缺乏APM功能的肿瘤进行的，因此对宿主T细胞的识别是不可见的。2001年，R.D Schreiber的小组¹¹进行的一项研究表明，不发育T细胞、B细胞和NK T细胞的免疫功能不全的Rag2敲除(Rag2-/-)小鼠，或缺乏IFN受体基因的Stat-/-小鼠，比野生型小鼠更快地生成化学诱导的肉瘤^9,11。这被广泛作为支持免疫监视的实质性证据⁹。然而，由于Schreiber小组研究的动物缺乏T和B细胞以及NK T细胞，在Stutman研究的背景下，推断出的结论是B细胞和NK T细胞介导免疫监视。幸运的是，在前一年，Alimonte等人¹²通过检查缺乏T细胞的无胸腺裸鼠与野生型动物中生长APM感受态化学诱导肿瘤进行对比，直接否定了Stutman的研究结果。因此，Alimonte等人¹²首次决定性地证明了，正如肿瘤中功能性APM和MHC-I的同时表达一样，免疫监视需要T细胞的参与：参与规则。

对遗传不稳定的肿瘤群体进行免疫监视的选择性压力可能导致失去APM成分的表达的肿瘤，通常导致功能性主要组织相容性复合体(MHC或HLA)分子的组装减少(Alimonti等人⁴)。多种类型的癌症，包括乳腺癌^12,13、肾癌¹⁴、黑色素瘤^15,16、结直肠癌¹⁷、头颈部鳞状细胞癌¹⁸、宫颈癌¹⁹以及前列腺癌，都表现出APM缺陷，并且表明人类白细胞抗原(HLA)下调与预后不良^20-22之间存在明显的相关性。根据肿瘤类型，多达90％的患者可能会出现APM成分和功能性MHC-I(HLA-I)分子缺失伴免疫逃逸的情况，且这种情况与肿瘤侵袭性和转移性增加有关^20-22。此外，肿瘤可能变得“不可见”或无法被CTL识别，也可能影响新出现的免疫治疗剂如CAR-T细胞和免疫检查点阻断抑制剂的疗效。目前，只有15～30％的患者对当前的免疫疗法有效⁵³。当务之急是发现新的治疗候选物，如本文所述，这些治疗候选物可克服免疫逃逸，并可增加新兴的免疫治疗模式。因此，添加靶向APM上调的药物的联合治疗可能是未来的关键。

我们的结果表明，从海绵中分离的多种提取物能够显著增加表面MHC-I的表达，同时表现出较低的细胞毒性。海绵提取物中的一种活性成分的化学结构已在此鉴定为姜黄根醇，它也已从姜黄(一种常用的烹饪香料)中分离出来。姜黄根醇是S-(+)和R-(-)姜黄根醇的两种对映异构体之一^55-62。为了寻找更有效的类似物，合成了姜黄根醇药效团类似物。初步研究表明，两种基于姜黄根醇的化合物P02-113和P03-97-1在体内耐受良好，在所研究的剂量下对动物没有毒性。用该化合物治疗转移性荷瘤小鼠导致平均肿瘤体积显著减少。化合物P03-97-1也诱导CTL显著浸润肿瘤，表明肿瘤正在被适应性免疫系统识别。总体而言，P03-97-1表现出较强的体内效应，这可能是由于其具有更好地进入A9细胞的能力，但确切原因仍有待确定。由于P03-97-1具有更强的抗癌特性，且CTL对肿瘤的刺激增加，因此它可能是未来联合治疗的有力候选药物，在未来联合治疗中，它可以诱导MHC-I分子的表达，并提高因APM水平降低而出现免疫逃避表型的癌症患者的生存率。然而，由于发现P03-97-1在小鼠血浆中的清除率很高，并且在六小时后即无法检测到，所以将需要优化P03-97-1的给药剂量并进一步化学修饰其支架(scaffold)以延长其血浆半衰期。

许多转移性癌症中的抗原加工基因受到表观遗传控制，这表明进一步探索的最有效途径是评估姜黄根醇是否具有迄今为止未描述的表观遗传修饰活性。为了探索这种可能性，我们建立了HDAC分析法，并在这些HDAC分析法上检测了姜黄根醇和对照的作用。由于姜黄根醇类似物的结构与已知的HDACi(TSA)非常相似，TSA可促进A9细胞系中MHC-I的表达²⁹，因此预测类似物通过相似的机制发挥作用。然而，在使用A9细胞进行广义I/II类HDAC发光分析以测量HDAC活性时，发现了相反的效应，HDAC活性增强。这种HDAC增强(HDACe)是一种在文献中从未见过的I/II类HDAC的新特性，但是，III类HDAC中有一种已知的HDAC激活剂，白藜芦醇，它会间接作用于SIRT1⁷³。为了确定P02-113和P03-97-1实际上是否是与HDAC酶直接相互作用以促进活性，在用类似物治疗后评估了单个纯化的重组HDAC。虽然大多数HDAC酶的活性没有变化，但有一种酶HDAC8表现出抑制作用。有趣的是，因为这是唯一一种已知的存在于细胞核和细胞质中的I类HDAC酶，在进化早期就与其他I类酶发生了分化⁷⁴。对HDAC8的这种非常特异的靶向抑制是该化合物的一个独特特征，因为正在开发的大多数HDACi表现为泛HDACi。然而，这些类似物表现出比以前所见靶向性更强且亲和力更佳。有趣的是，已知HDAC8活性的增加与癌症以及其他疾病相关，包括神经退行性疾病、代谢失调、自身免疫和炎性疾病⁷⁴。因此，这些化合物具有作为特异性HDAC8抑制剂的潜力。关于APM，已证明HDAC8充当cAMP响应元件结合蛋白(CREB)的支架，cAMP响应元件结合蛋白是已知的TAP-1和MHC-1的转录上调因子，其中在HDAC8过度表达时，CREB磷酸化随其转录活性而降低⁷⁵。为了确定APM表达的增加是否与P02-113和P03-97-1对HDAC8的抑制活性直接相关，将需要在TC-1细胞系中敲除HDAC8并测量APM表达。HDAC8以前曾在肺癌、结肠癌和宫颈癌细胞系中被RNA干扰敲除，导致增殖减少，而其过表达促进肝癌细胞的增殖并抑制细胞凋亡，然而APM仍有待研究^76,77。

与抑制的HDAC活性相反，有两种HDAC(5和10)，在用P02-113和P03-97-1治疗后显示活性增强。这些最有可能是在A9细胞系上进行的广义HDACI/II类试验中显示活性增加的HDAC候选者。这是一个独特的发现，因为目前认为HDAC在癌症中过于活跃，会降低癌症预防基因的表达。然而，在肺癌的晚期，HDAC5和10的活性均降低，且与预后不良相关^78,79。有趣的是，先前使用siRNA下调HDAC5的研究发现，由于内皮细胞迁移、萌发和管形成增加，其中存在促血管生成效应⁸⁰。至于HDAC10，与其在癌症中的活性相关的研究已经做了很多。HDAC10活性的降低与B细胞和胃癌中侵袭性更强的恶性肿瘤相关，并与胃癌和鳞状细胞癌的转移相关^81-83。HDAC10参与转移的机制也已得到证实，因为已知其可抑制对癌细胞侵袭和转移至关重要的基质金属蛋白酶2和9⁸¹。因此，确定HDAC5和HDAC10是否对APM调节具有至关重要的作用是未来的研究方向，也对于理解P02-113和P03-97-1是否通过HDAC5和10的增强而表现出上调具有至关重要的作用。

总之，我们开发了一种新的高通量细胞分析方法，用于筛选和鉴定由海洋无脊椎动物提取物制成的文库中的化合物，这些化合物可诱导转移性前列腺癌和肺癌中APM组分(TAP-1和MHC-I分子)的表达。姜黄根醇(一种用于咖喱香料的姜黄成分)已被确定为提取物中最有前景的活性成分，并且已经制备得到了更易于合成和生物性能增强的姜黄根醇类似物。这些基于姜黄根醇的化合物具有新的HDAC增强(HDACe)活性，并通过增强APM组分的表达来逆转转移性肿瘤中的免疫逃逸。它们在体内耐受良好，用这些化合物治疗转移性荷瘤小鼠导致平均肿瘤体积显著减少。这些研究解释并强调了食品制备中常用香料成分的潜在药用价值。

材料与方法

海洋提取物库。海洋无脊椎动物提取物标本采集自5000多份冷冻海绵、被囊类动物和软体动物标本，这些标本是在巴布亚新几内亚、印度尼西亚、泰国、斯里兰卡、多米尼克、巴西、加拿大(不列颠哥伦比亚省)、南非、菲律宾和挪威等海洋生物多样性较高地区的0～40米深处潜水采集的，并使用全球定位系统(GPS)进行标记⁷⁴。标本在野外采集后立即冷冻，并冷冻运送至温哥华。解冻每只冷冻无脊椎动物100克，直接用甲醇提取，或冻干后用甲醇提取。将约2mg的每种浓缩粗甲醇提取物溶于DMSO中，并于-20℃下储存在96孔板中。包含400多种粗海绵提取物的板被选来进行体外筛选试验。

细胞系。PA和LMD鼠前列腺癌细胞系。PA和LMD细胞系分别是非转移性和转移性前列腺癌模型。PA是来源于129/Sv小鼠的原代鼠前列腺癌细胞系，使用的显示高表达的MHC-I的小鼠前列腺重建模型系统。LMD是PA的转移性衍生物，在TAP-1和MHC-I的表达方面存在缺陷⁷⁵。这些细胞系由贝勒医学院(休斯顿)的T.C.Thompson博士提供，如前所述进行培养⁷⁵。

TC-1和A9小鼠肺肿瘤模型。TC-1细胞系是鼠肺肿瘤模型，来源于C57BL/6小鼠的原代肺上皮细胞，所述细胞使用携带人乳头瘤病毒E6/E7的两性逆转录病毒载体LXSN16永生化，随后用表达活化的人c-Ha-ras癌基因的pVEJB质粒转化。TC-1细胞显示出TAP-1和MHC-I的高表达。细胞系A9来源于TC-1肿瘤细胞系，并且在用修饰的HPV16 E7基因针对小鼠致癌性TC-1细胞对带有原始TC-1亲代细胞的动物进行免疫接种后，通过体内免疫选择显示出MHC-1(H2-K1)的自发下调，从而产生MHC-1分子表达下调的亚细胞系⁷⁶。A9细胞已在小鼠模型中显示出转移性⁷⁷。如前所述方法培养细胞⁷⁶。

LMD报告细胞系。对于癌细胞的初步研究，在TAP-1启动子⁴⁴下用表达增强型绿色荧光蛋白(EGFP)的载体转染LMD TAP-缺陷型转移性前列腺癌细胞系，以产生LMD:TAP-1细胞。LMD:TAP-1细胞在补充有10％胎牛血清和1mg/mL G418的DMEM中维持。LMD:TAP-1用100ng/mLIFN-γ刺激，根据高EGFP表达进行分类。将单细胞分选到96孔板中，培养12～14天，直至观察到集落。在非刺激条件下GFP强度较低而在IFN-γ刺激下GFP强度最高的克隆群体被用于进一步的试验。

基于细胞的筛选试验。将LMD:TAP-1细胞接种在PerkinElmerView 96孔板中，每孔3500个细胞。接种后24小时，在指定浓度的海洋提取物、10ng/mL IFN-γ或1％DMSO对照存在下培养细胞。将板在5％CO₂培养箱中于37℃培养48小时。取出培养基，用含有500ng/mLHoechst 33342(分子探针)的4％(v/v)多聚甲醛固定细胞。将固定细胞储存在4℃的PBS中，直至进一步分析。使用Cellomics^TMArrayscanV^TI自动荧光成像仪(Thermo FisherScientific)对微孔板进行图像采集、分割和分析。使用20倍物镜在Hoechst和GFP(XF-100滤光片)通道(自动对焦，固定曝光时间)采集了12个视野的图像。使用目标激活算法根据Hoechst荧光强度识别细胞核，应用细胞质掩膜，并对细胞质掩膜区域内的GFP荧光强度进行定量。测定平均GFP荧光强度(每细胞每像素的强度)和每孔的细胞总数。为了评估筛选试验的质量，根据1-(3xδp+3xδn)/(|μp-μn|)计算Z'-因子⁷⁸，其中μp、δp、μn和δn是阳性(p)和阴性(n)对照的平均值(μ)和标准偏差(分别为10ng/mLIFN-γ和1％DMSO)。

流式细胞术评估MHC-I表面表达。将LMD:TAP-1细胞或A9细胞按每孔10000个细胞的浓度、体积2mL接种于6孔板中。第二天，用指定浓度的化合物处理细胞，并在37℃孵育48小时。孵育后，用胰蛋白酶消化、洗涤细胞，并用与APC偶联的抗小鼠MHC-I(特异性抗H-2K^b)抗体(Biolegend)染色，并通过流式细胞术分析进行评估。用IFNγ(50ng/mL)或TSA(100ng/mL)处理LMD或A9细胞48小时作为阳性对照，以诱导表面MHC-I表达，并将单独赋形剂(1％DMSO)处理的作为阴性对照。

化学结构分析和活性成分分离。对显示出潜在活性的提取物进行生物测定指导的分馏，以得到纯的活性天然产物，用于进一步的生物学检查。分馏分多次进行，至最终鉴定为单一活性化合物。然后使用基于细胞的筛选试验检测每个亚馏分，以鉴定活性亚馏分，然后通过流式细胞术进一步分析，以验证MHC-I表面表达。

从海绵样本76018-提取物#2中分离姜黄根醇。菲律宾Siquijor岛Solong-on用水肺(SCUBA)手工采集大块橙色海绵的标本Halichondriasp.¹⁰。凭单样本已保存在荷兰莱顿的荷兰自然生物多样性中心(保存编号：RMNH POR.5872)。冻干海绵材料(15g)在室温下用甲醇(3×50mL)提取。如补充信息中所述，在生物测定指导下对粗甲醇提取物进行分馏，确定姜黄根醇为活性成分。对从Halichondriasp.中获得的姜黄根醇样本进行1D和2D核磁共振(NMR)及质谱(MS)数据分析，明确确定其构成，但其绝对构型未确定。

外消旋姜黄根醇及其药效团类似物的合成。合成外消旋姜黄根醇为生物评价提供充足的材料，并且，合成姜黄根醇结构类似物P02-113和P03-97-1以期提高姜黄根醇先导结构的生物活性。合成的具体内容见补充信息。

体内疗效研究。最大耐受剂量(MTD)。在体内评估了所选化合物P02-113和P03-97-1的最大耐受剂量。C57Bl/6小鼠腹腔注射(i.p.)3种不同浓度的试验化合物：1.0mg/kg(n＝3)、3.5mg/kg(n＝3)和5.2mg/kg(n＝3)。然后对小鼠进行为期14天的毒性临床体征评估，并在终点进行尸体剖检。最高MTD剂量未显示不良反应，并用于进一步检测。

药代动力学研究。在腹腔注射浓度为5.2mg/kg的P02-113或P03-97-1之后的三个时间点对化合物P02-113和P03-97-1进行评估。每个时间点使用3只小鼠，每种化合物共使用9只小鼠。根据化合物与TSA(一种已知可增强转移性肿瘤中TAP和MHC-I表达且高代谢率的HDACi)的相似结构策略性地选择时间点。所选时间点为5分钟、10分钟、1小时和6小时。

用鉴定的化合物治疗荷瘤小鼠。如前所述⁷⁵，将悬浮在HBSS的5×10⁴A9细胞皮下(s.c.)移植到32只8周龄雌性C57Bl/6小鼠的右侧。从肿瘤注射后第7天开始，每个肿瘤组的小鼠每天通过腹腔注射鉴定的化合物(每种化合物n＝8)、TSA阳性对照(n＝8)或单独用赋形剂(n＝8)来治疗，持续2周。每2～4天测量一次体重和肿瘤(一旦确定)(随着肿瘤大小增加测量频繁)。使用卡尺测量肿瘤，体积计算如下：肿瘤体积＝长度×宽度²。使用之前描述的方法评估肿瘤生长速率²⁸。

生存曲线。接受A9肿瘤治疗的小鼠的存活率基于小鼠总重量和肿瘤体积进行评估，其中，如果小鼠的体重减轻达到起始体重的20％或肿瘤生长超过1cm³，则实施安乐死，以遵守动物伦理准则。

肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)分析。在用化合物或对照物治疗2周后，评估小鼠肿瘤中的肿瘤浸润性T淋巴细胞(CD4⁺或CD8⁺T细胞)浸润情况。从荷瘤小鼠中取出初始注射部位的肿瘤。在胶原酶A(Roche)存在下进行肿瘤解离和红细胞裂解后，清洗肿瘤细胞并制备成单细胞悬液以检测TILs。使用抗体染色前，将细胞与Fc阻断剂(Ebiosciences)在4℃下孵育20分钟。然后清洗肿瘤细胞，并用抗CD4-APC(Biolegend)、抗CD8-PECy7(eBiosciences)和7-AAD(Biolegend)染色剂进行细胞活力染色。使用流式细胞术，筛选出7-AAD阳性死亡细胞，并评价剩余细胞群的CD4⁺和CD8⁺表达。使用BD^TM LSR II型流式细胞仪(BD Biosciences)和FACSDiva^TM软件采集数据，并使用FlowJo软件(Treestar)进行分析。

HDAC测定。为了评估这些化合物对A9细胞系中组蛋白去乙酰化酶(HDAC)I类和II类酶的相对活性的影响，我们使用了HDAC-Glo^TM I/II分析和筛选系统(Promega)。按照生产商的说明书确定A9细胞的线性范围。将每孔3万个细胞置于透明底96孔平板(PerkinElmer)中，平板在37℃孵育。24小时后，用25nM的TSA(阳性对照)、1％DMSO(阴性对照)或一定范围的P02-113或P03-97-1稀释液(5～0.02μM)处理细胞，并孵育30分钟。使用细胞培养基作为空白对照，使用HDAC检测试剂盒中提供的HeLa细胞作为阳性对照。然后加入HDACI/II类试剂并孵育30分钟，然后使用Infinite M200(Tecan)和i-control软件(Tecan)测量发光度。

为了评价这些化合物对特定HDAC的影响，应用来自所有I类、II类和IV类的纯化HDAC酶以及HDACIII类的选定种类(SIRT1)评价它们的活性。按照生产商的建议，使用HDAC荧光检测试剂盒(BPS Biosciences)评价HDAC1-9和SIRT1。化合物治疗从5μM开始，并稀释2倍至0.02μM的浓度。或者，对HDAC10和11试验(BPS Biosciences)进行优化，以便与HDAC-Glo^TM I/II试验和筛选系统(Promega)一起使用。使用多功能微孔板检测仪(Synergy HIhybrid reader)(BioTek)和Gen5软件(Bio-Tek)分析结果。对于所有试验，赋形剂(1％DMSO)作为阴性对照，TSA(25nM)作为阳性对照，除SIRT1试验，其中烟酰胺(5mM)作为阳性对照。为了计算HDAC活性的倍数变化，将每个处理孔的值除以所测量的特定HDAC活度的相对平均值。

海绵、软海绵(Halichondria sp.)的提取和姜黄根醇的分离。

新鲜采集的海绵标本在现场冷冻，并冷冻运输。将冻干海绵材料(15g)切成小块，在室温下用MeOH(3×50mL)浸泡并反复提取。真空浓缩合并的甲醇提取物，然后将所得提取物在EtOAc(3×5mL)和H₂O(15mL)之间分离。将合并的EtOAc提取物蒸干，所得活性油在Sephadex LH-20色谱柱上用4:1MeOH/CH₂Cl₂作为洗脱剂进行色谱分析，得到6mg透明油状的姜黄根醇。对所采集的姜黄根醇样本进行1D和2D核磁共振(NMR)及质谱(MS)数据分析，明确确定其构成，但其绝对构型未确定。

姜黄根醇。分离为透明油状物；¹H(600MHz,DMSO-d₆)δ1.08(d,J＝6.8Hz,3H),1.44(m,1H),1.47(s,3H),1.56(m,1H),1.61(s,3H),1.82(m,2H),2.15(s,3H),2.99(m,1H),5.07(bt,J＝7.1Hz,1H),6.53(d,J＝7.6Hz,1H),6.56(s,1H),6.91(d,J＝7.6Hz,1H),9.00(s,1H)ppm；¹³C(150MHz,DMSO-d₆)δ17.5,20.7,21.0,25.5,25.8,30.9,36.6,115.6,119.6,124.6,126.4,129.9,130.4,135.2,154.4ppm；阳离子LRESIMS[M+Na]⁺m/z 241.2(计算为C₁₅H₂₂ONa,241.1568)。

姜黄根醇类似物的合成实验方法。

室温下，向2-羟基-4-甲基苯甲醛(溶液1)(231.0mg，1.65mmol)的CH₂Cl₂(2mL)溶液中加入Boc₂O(381.0mg，1.73mmol)的CH₂Cl₂(1mL)溶液、DMAP(20.3mg，0.165mmol)和i-Pr₂NEt(0.21mL，1.19mmol)溶液。搅拌3.5小时后，用饱和NH₄Cl水溶液终止反应。混合物用CH₂Cl₂提取3次。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，0:100EtOAc/己烷至5:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状化合物2(372.0mg，96％)。

在0℃下，向化合物2(372.0mg，1.58mmol)的THF(15mL)溶液中加入BH₃·Me₂S(0.17mL，1.72mmol)。将冷却浴留在原位但不重新加料，并将混合物搅拌3h。用0.1M HCl猝灭反应，并用EtOAc萃取。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，25:100EtOAc/己烷)纯化，得到无色油状化合物3(360.7mg，96％)。¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ7.32(d,J＝7.6Hz,1H),7.05(d,J＝7.6Hz,1H),6.94(s,1H),4.55(d,J＝6.0Hz,1H),2.34(s,4H),1.55(s,9H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ152.7,148.8,139.4,130.0,129.6,127.4,122.6,83.9,60.3,27.8,21.2。

向含Mg屑(94.0mg，3.92mmol)和I₂(微量)的Et₂O(0.5mL)混合物中加入几滴5-溴-2-甲基-2-戊烯(0.43mL，3.21mmol)的Et₂O(2.5mL)溶液。搅拌几分钟后，黄色溶液变成无色溶液，然后在50分钟内逐滴加入溴化物溶液。然后将反应混合物在回流下搅拌1h。在-78℃下，向化合物3(110.2mg，0.46mmol)的Et₂O(4mL)溶液中加入新制备的格氏试剂。使反应在3h内升温至室温，然后用饱和NH₄Cl水溶液淬灭。混合物用Et₂O萃取。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，从2:100Et₂O/己烷到4:100Et₂O/己烷的梯度)纯化，得到无色油状化合物4(PC-02-113)(55.4mg，59％)。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.00(d,J＝7.6Hz,1H),6.69(d,J＝7.6Hz,1H),6.60(s,1H),5.18(t,J＝7.2Hz,1H),4.69(s,1H),2.57(t,J＝7.6Hz,2H),2.28(s,3H),2.06(q,J＝6.8Hz,2H),1.72(s,3H),1.62-1.72(m,2H),1.62(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ153.5,137.2,132.4,130.2,125.4,124.6,121.7,116.2,30.2,29.2,27.9,26.0,21.1,18.0。

在0℃下，向NaH(172.6mg，60％溶于矿物油，4.32mmol)的DMF/THF(5.4mL，4:1v/v)混悬液中缓慢加入2-羟基-4-甲氧基苯甲醛(溶液5)(546.6mg，3.60mmol)和MeI(0.46mL，7.32mmol)的THF(3.6mL)溶液。将冷却浴留在原位但不重新加料，并将混合物搅拌18h。然后用Et₂O稀释混合物并用H₂O洗涤。用硫酸镁干燥有机提取物，并在真空下蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，从5:100EtOAc/己烷到15:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到白色固体形式的化合物6(552.5mg，93％)。¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ10.28(s,1H),7.79(d,J＝8.8Hz,1H),6.53(dd,J＝1.2,8.4Hz,1H),6.43(d,J＝2.0Hz,1H),3.89(s,3H),3.86(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ188.5,166.4,163.8,130.9,119.2,106.0,98.1,55.81,55.79。

向含Mg屑(189.4mg，7.89mmol)和I₂(微量)的Et₂O(1.0mL)混合物中加入几滴5-溴-2-甲基-2-戊烯(0.88mL，6.57mmol)的Et₂O(4.8mL)溶液。搅拌几分钟后，黄色溶液变为无色溶液，然后在1小时内逐滴加入溴化物溶液。将反应混合物回流搅拌1h。在0℃下，向化合物6(272.3mg，1.64mmol)的THF溶液(8mL)中加入新制备的格氏试剂。将冷却浴留在原位但不重新加料，并将混合物搅拌18h。用饱和NH₄Cl水溶液猝灭反应，并用EtOAc萃取3次。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，从5:100EtOAc/己烷到15:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状化合物7(389.6mg，95％)。¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ7.19(d,J＝8.4Hz,1H),6.44-6.48(m,2H),5.15(tt,J＝1.2,7.2Hz,1H),4.80(t,J＝6.4Hz,1H),3.81(s,3H),3.79(s,3H),2.53(bs,1H),1.98-2.16(m,2H),1.72-1.88(m,2H),1.69(s,3H),1.59(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ160.2,157.9,132.0,127.8,125.3,124.4,104.2,98.8,70.5,55.5,55.4,37.4,25.9,25.0,17.9.HRESIMS[M+Na]⁺m/z 273.1462(计算为C₁₅H₂₂O₃Na,273.1467)。

室温下，向化合物7(327.1mg，1.31mmol)的CH₂Cl₂(10mL)溶液中加入DMP(714.9mg，1.64mmol)。混合物搅拌30min，薄层色谱分析显示原料完全反应。然后加入饱和NaHCO₃水溶液，用CH₂Cl₂萃取3次。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，0:100EtOAc/己烷至8:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状化合物8(280.3mg，86％)。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.79(d,J＝8.8Hz,1H),6.52(dd,J＝2.0,8.8Hz,1H),6.45(d,J＝2.0Hz,1H),5.15(dt,J＝1.6,7.2Hz,1H),3.88(s,3H),3.85(s,3H),2.95(t,J＝7.6Hz,2H),2.34(q,J＝7.6Hz,2H),1.68(s,3H),1.61(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ200.5,164.4,160.9,132.9,132.2,123.9,121.5,105.2,98.5,55.70,55.65,43.9,25.9,23.5,17.8.HRESIMS[M+Na]⁺m/z 271.1309(计算为C₁₅H₂₀O₃Na,271.1310)。

在0℃下，向化合物8(179.3mg，0.72mmol)的THF溶液(3mL)中缓慢加入MeMgBr溶液(0.32mL，在Et₂O中3.0M，0.96mmol)。混合物在室温下搅拌2h。然后将反应混合物冷却至0℃，并用饱和NH₄Cl水溶液猝灭。混合物用CH₂Cl₂提取3次。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，0:100EtOAc/己烷至7:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状化合物9(128.1mg，67％)。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.21(d,J＝8.4Hz,1H),6.49(d,J＝2.4Hz,1H),6.46(dd,J＝2.4,8.8Hz,1H),5.08(t,J＝6.8Hz,1H),3.85(s,3H),3.82(bs,1H),3.80(s,3H),1.79-2.01(m,4H),1.65(s,3H),1.54(s,3H),1.51(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ159.8,157.9,131.6,127.6,127.5,124.8,104.1,99.5,75.0,55.5,42.3,27.7,25.8,23.6,17.7.HRESIMS[M+Na]⁺m/z 287.1619(计算为C₁₆H₂₄O₃Na,287.1623)。

在-78℃下，向化合物9(169.3mg，0.64mmol)的CH₂Cl₂(2mL)溶液中滴加Et₃SiH(0.13mL，0.81mmol)。搅拌10min后，逐滴加入BF₃·OEt₂(0.12mL，0.97mmol)，并在-78℃下继续搅拌1h。然后用CH₂Cl₂稀释混合物，用饱和NaHCO₃水溶液和H₂O洗涤，直至呈中性。用硫酸镁干燥有机提取物，并在真空下蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，0:100EtOAc/己烷至1:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状的化合物10(135.1mg，85％)。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.06(d,J＝8.0Hz,1H),6.45-6.48(m,2H),5.10-5.15(m,1H),3.802(s,3H),3.797(s,3H),3.10(sixt,J＝7.2Hz,1H),1.83-1.97(m,2H),1.47-1.68(m,8H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ158.8,158.2,131.3,128.6,127.3,125.1,104.2,98.7,55.54,55.48,37.5,31.5,26.5,25.9,21.4,17.8.HRESIMS[M+H]⁺m/z 249.1854(计算为C₁₆H₂₅O₂,249.1855)。

在0℃下，向NaSEt(489.9mg，5.24mmol)中加入DMF(2mL)。然后将混悬液加热至室温，并加入化合物10(110.0mg，0.44mmol)的DMF(1mL)溶液。混合物回流搅拌3h，然后冷却至0℃。在0℃下加入10％HCl(～3mL)和CH₂Cl₂(～15mL)。有机层用H₂O洗涤两次，用硫酸镁干燥并真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，0:100EtOAc/己烷至10:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状的化合物11(PC-03-97-1)(54.2mg，52％)和淡黄色油状的化合物12(PC-03-97-2)(30.4mg，29％)。对于异构体11：¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ7.05(d,J＝8.4Hz,1H),6.49(dd,J＝2.4,8.4Hz,1H),6.37(d,J＝2.4Hz,1H),5.14(t,J＝7.2Hz,1H),4.93(bs,1H),3.77(s,3H),2.92(sixt,J＝7.2Hz,1H),1.90-1.98(m,2H),1.70(s,3H),1.55-1.69(m,2H),1.55(s,3H),1.23(d,J＝7.2Hz,3H).¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ158.6,154.1,132.4,127.7,125.5,124.8,106.5,101.9,55.5,37.6,31.3,26.2,25.9,21.4,17.9.HRESIMS[M-H]^-m/z 233.1543(计算为C₁₅H₂₁O₂,233.1542).对于异构体12：¹H NMR(600MHz,CDCl₃)δ6.99(d,J＝8.4Hz,1H),6.39(s,1H),6.38(d,J＝7.8Hz,1H),5.11(t,J＝6.6Hz,1H),4.81(bs,1H),3.77(s,3H),3.07(sixt,J＝7.2Hz,1H),1.82-1.96(m,2H),1.47-1.69(m,8H),1.15(d,J＝6.6Hz,3H).¹³C NMR(150MHz,CDCl₃)δ158.3,154.5,131.3,128.4,127.5,125.1,106.9,99.1,55.6,37.5,31.4,26.4,25.9,21.4,17.8.HRESIMS[M-H]^-m/z 233.1537(计算为C₁₅H₂₁O₂,233.1542)。

姜黄根醇类似物的合成：

外消旋姜黄根醇的合成实验步骤

向含Mg屑(96.7mg，4.03mmol)和I₂(微量)的Et₂O(0.5mL)混合物中加入几滴5-溴-2-甲基-2-戊烯(0.43mL，3.21mmol)的Et₂O(2.5mL)溶液。搅拌几分钟后，黄色溶液变成无色溶液，然后在50分钟内逐滴加入溴化物溶液。然后将反应混合物回流搅拌1小时。在室温下向2-羟基-4-甲基苯甲醛(1)(106.5mg，0.76mmol)的THF(6mL)溶液中加入新制备的格氏试剂。将混合物回流搅拌0.5h，然后冷却至室温。用饱和NH₄Cl水溶液终止反应，用EtOAc萃取3次。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，从5:100Et₂O/己烷到10:100Et₂O/己烷，然后是10:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状的化合物13(170.4mg，100％)。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.98(s,1H),6.81(d,J＝7.6Hz,1H),6.67(s,1H),6.64(d,J＝7.6Hz,1H),5.15(t,J＝7.2Hz,1H),4.76-4.81(m,1H),2.92(d,J＝3.2Hz,1H),2.28(s,3H),2.04-2.16(m,1H),1.88-1.98(m,1H),1.75-1.84(m,1H),1.71(s,3H),1.62(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ155.5,139.1,132.9,127.2,124.7,123.7,120.7,117.9,75.8,37.3,25.9,24.6,21.2,18.0。

室温下，向化合物13(23.1mg，0.11mmol)的CH₂Cl₂(1mL)溶液中加入MnO₂(107.4mg，1.05mmol)。混合物搅拌24小时，薄层色谱分析显示原料完全反应。然后通过硅藻土垫过滤混合物，并用CH₂Cl₂冲洗。浓缩滤液，得到棕色残留物。残留物通过快速色谱法(硅胶，从0:100Et₂O/己烷到2:100Et₂O/己烷的梯度)纯化，得到无色油状化合物14(PC-02-116)(7.0mg，31％)。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ12.38(s,1H),7.63(d,J＝8.4Hz,1H),6.79(s,1H),6.70(d,J＝8.0Hz,1H),5.13-5.18(m,1H),2.98(t,J＝7.2Hz,2H),2.42(q,J＝7.2Hz,2H),2.35(s,3H),1.70(s,3H),1.64(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ206.0,162.8,148.0,133.4,130.1,122.8,120.3,118.7,117.4,38.5,25.9,23.4,22.1,17.9。

在0℃下，向化合物14(17.4mg，0.08mmol)的THF溶液(1mL)中缓慢加入MeMgBr溶液(0.17mL，在Et₂O中3.0M，0.51mmol)。混合物在0℃下搅拌30min，然后取出冷却浴。在室温下继续搅拌18小时。用饱和NH₄Cl水溶液淬灭反应，Et₂O萃取3次。合并的有机提取物用盐水洗涤，用硫酸镁干燥，真空蒸发。残留物通过快速色谱法(硅胶，0:100EtOAc/己烷至10:100EtOAc/己烷的梯度)纯化，得到无色油状的化合物15(17.0mg，91％)。¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.15(s,1H),6.87(d,J＝8.0Hz,1H),6.68(s,1H),6.63(d,J＝8.0Hz,1H),5.10-5.17(m,1H),2.68(s,1H),2.27(s,3H),1.98-2.12(m,3H),1.80-1.90(m,1H),1.67(s,3H),1.61(s,3H),1.53(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ156.2,139.0,133.3,126.5,126.1,124.0,120.4,118.4,79.4,42.3,29.7,25.9,23.2,21.1,17.8。

外消旋姜黄根醇的合成

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尽管已经参考具体实施例描述了本发明，但是，对本领域技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，各种修改是显而易见的。对于本领域技术人员而言显而易见的所有这些修改都旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.在真核细胞中调节MHC-1和/或TAP-1表达的化合物。

2.如权利要求1所述的化合物，其中，所述化合物具有以下结构:

其中：

X₁为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃；

X₂为R₁；

X₃为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃；

X₄和X₆各自独立地为H、R、OH、OR、SH、SR、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃；

X₅为R₂；

R为直链、支链或环状的，饱和或不饱和的1～30个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代；

R₁为直链、支链或环状的，饱和、不饱和或芳香族的1～30个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代；

R₂为直链、支链或环状的，饱和、不饱和或芳香族的1～20个碳原子的烷基，可以被OH、OR、SH、SR、＝O、F、Cl、Br、I、OCOR、NH₂、RNH、R₂NH、NHCOR、OSO₃H、OP(OH)₃中的一个或多个取代，其中单个碳原子可以被O、N或S原子取代。

3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中与活性未处理的对照细胞相比，所述化合物可以调节组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的活性。

4.根据权利要求3所述的化合物，其中所述化合物可以抑制HDAC8的活性并上调HDAC5和HDAC10。

5.根据权利要求2所述的化合物，其中，

X₁为OH或OR；

X₂为以下结构中的一种：

X₃为H、OH或OR；

X₄和X₆为H；

X₅为OH、OR、或甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基或任何7～20个碳的直链饱和正烷基。

6.一种具有以下结构的化合物：

7.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物是萜烯。

8.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物是大麻素。

9.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物是姜黄根醇化合物。

10.根据权利要求9所述的化合物，其中所述姜黄根醇化合物是水溶性的。

11.一种增强包括MHC-1CTL的免疫应答的方法，包括单独施用一种或多种权利要求1～10中任一项所述的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

12.一种治疗癌症的方法，包括单独施用一种或多种权利要求1～10中任一项所述的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

13.一种调节组蛋白乙酰化的方法，包括单独施用一种或多种权利要求1～10中任一项所述的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

14.一种治疗与组蛋白乙酰化异常相关的疾病的方法，包括单独施用一种或多种权利要求1～10中任一项所述的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述疾病选自癌症、心境障碍或癫痫。

16.一种增强免疫应答、改善综合健康、延长寿命和/或缓解恶心的方法，包括单独施用一种或多种权利要求1～10中任一项所述的化合物或将其与一种或多种其他治疗剂联合施用。

17.一种组合物，包含权利要求1～10中任一项所述的单独的一种或多种化合物，或将其与一种或多种其他治疗剂和载体的组合。

18.根据权利要求17所述的组合物，其中所述化合物具有以下结构：

19.一种天然产物，包含权利要求1～10中任一项所述的一种或多种化合物。

20.根据权利要求19所述的天然产物，其中所述产物包含提取物或树脂。

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