TWI737960B - 聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關一種聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,藉由聚乙烯吡咯類、生長結合素A以及12E-異路潤合成的聚烯基吡咯衍生物來抑制口腔癌細胞之存活、爬行、遷移、腫瘤球體形成,以及腫瘤異種移植生長能力。
Description
本發明係有關一種聚烯基吡咯衍生物,尤其是一種聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途。
根據衛生福利部統計,至民國一百零五年最新統計數據,口腔癌為台灣十大癌症死因第五名,而好發年齡多集中於四十至七十歲之男性,且自民國九十二年起口腔癌更是成為了男性癌症死亡率第四名。
過去口腔癌被視為中年過後才會罹患之疾病,但隨著時代的變遷,近年發現,罹患口腔癌之年齡層有逐漸下降之趨勢,目前已發現二十至三十歲之間的病例逐漸增加,而口腔癌患者平均死亡年齡為五十三歲,相較於其他癌症更是提早了十年之多。這也間接發現與現代人之生活環境及習慣息息相關,根據統計,高達 70%以上罹患口腔癌之病患具有抽菸或嚼食檳榔的習慣。
口腔部位可分為唇、夾黏膜(唇及臉頰的內襯)、牙齒、舌頭下方的口腔底部、前三分之二的舌頭、口腔頂部的前面部分(硬顎)、牙齦及臼齒後方的小區域。而口腔癌則為上述區域發生異常的增生,侵犯至周邊正常的組織,甚至轉移至身體其它部位,影響正常功能的運作進而危及生命。
再者,組織學上可將口腔癌區分為鱗狀細胞癌、疣狀癌、小唾液腺癌、肉瘤及惡性黑色素瘤等,其中以鱗狀細胞癌(oral spumouamous cell carcinoma, OSCC)為多數,占口腔惡性腫瘤的 90%以上,依次為夾黏膜、牙齦、顎、口底部及口唇部病變。
口腔癌為當口腔黏膜長期受到危險因子的刺激,會使得基因調控失衡或突變所造成細胞變異。而與口腔癌相關的危險因子包括:吸菸、喝酒、嚼食檳榔、紫外線照射、蛀牙、不當之假牙、不良之口腔衛生、長期的營養不良、病毒的感染 (Human Papillomavirus, HPV16) 等。
因此,在臨床上常可見到黏膜表面產生變異或不當增生,形成白斑、紅斑、紅白斑、潰瘍、疣狀上皮增生或是口腔黏膜纖維化,以上皆為口腔癌前期之病變可能情況,而上述病變之情況,又可因為長期發炎刺激,進而進一步演變成口腔癌。
口腔癌症狀主要為口腔內潰瘍、硬塊、紅斑、白斑或伴有頸部淋巴腫大、不能張口、咀嚼吞食困難等,初期大都沒有疼痛,當腫瘤變大,局部壞死後可能造成細菌感染以致疼痛異常。除此之外,口腔癌常轉移至近處頸部淋巴轉移-顎下區、頦下區、上頸部、中頸部、後頸部;遠處轉移-肺、肝、骨骼、鎖骨下淋巴等。
目前口腔癌治療方式為手術切除或頸部淋巴清除、化學治療、放射治療;一般以手術為主,化學治療、放射治療為輔。而第一期口腔癌治癒率仍約 90%。第二期口腔癌治癒率約 80~90%。但第三期、第四期口腔癌治癒率只有約 30~50%。由此可見,口腔癌的預防,診斷及治療,有其未滿足的醫療需求 (unmet medical need)。
為此,從眾多的天然物中,找到具有抗腫瘤之活性成分的天然物,並以此天然物來製備抗口腔癌藥物,為本技術領域人員所欲解決的問題。
本發明之主要目的,係提供一種聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,藉由聚烯基吡咯衍生物,來抑制口腔癌細胞之存活、爬行、遷移、腫瘤球體形成,以及腫瘤異種移植生長能力等。
為了達到上述之目的,本發明揭示了一種聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係用於抑制一口腔癌細胞。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該口腔癌細胞係一口腔鱗狀上皮癌細胞。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之存活能力。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之爬行能力。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之遷移能力。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之腫瘤球體形成能力。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之腫瘤異種移植生長能力。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係促進該口腔鱗狀上皮癌細胞之前列腺凋亡反應蛋白-4之表現。
本發明提供一實施例,其內容在於聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之介白素-17-受體A之表現。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識,謹佐以實施例及配合說明,說明如後:
有鑑於口腔癌的預防,診斷及治療,有其未滿足的醫療需求,據此,本發明遂提出一種聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,以解決習知技術所造成之問題。
以下,將進一步說明本發明之聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途所包含之特性、所搭配之結構及其方法:
請參閱第1A圖,其係為本發明之聚烯基吡咯衍生物基本骨架之化學結構圖,並如第1A圖所示,本發明之一聚烯基吡咯衍生物之基本骨架係依據聚乙烯吡咯類、生長結合素A(auxarconjugatin A)以及12E-異路潤(12E-isorumbrin)之化學結構,來合成一系列之該聚烯基吡咯衍生物。並同時參閱第1B圖,其係為本發明之聚烯基吡咯衍生物之化學結構圖。本發明之該聚烯基吡咯衍生物係將該聚烯基吡咯衍生物之基本骨架中之R1
、R2
位置用H來取代,而R3
則是用Et(乙基)來取代,最後基本骨架中之Ar則使用3-氯吡咯-2-基來取代,其該聚烯基吡咯衍生物(代稱為:F236B)之最後結構式如第1B圖所示。
而本發明之該聚烯基吡咯衍生物係用於抑制一口腔癌細胞。其中該口腔癌細胞係一口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15)外,本發明亦使用亞洲人種之該口腔鱗狀上皮癌細胞(TW2.6)來其存活率實驗。
接續,為一系列對於該口腔鱗狀上皮癌細胞之存活、爬行、遷移、腫瘤球體形成以及腫瘤異種移植生長能力的實驗,以確認本發明之該聚烯基吡咯衍生物(F236B) 可抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞。
首先,請參閱第2A-2F圖,其係為本發明之口腔癌細胞之存活能力及腫瘤異種移植生長能力之實驗結果圖。本發明使用細胞存活率分析(MTT assay)來進行實驗,將 96 孔盤,以每孔之該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15、TW2.6)三千、不朽化五千顆加入細胞,隔天加入本發明之該聚烯基吡咯衍生物(F236B)後,分別於 24 及 48小時將培養液移除並在加入溶於培養液的 MTT (每孔150µL)於除了當作背景值的格子後作用 90 分鐘。最後,將培養盤液體移除,並加入DMSO(每孔150µL)於培養盤中並溶出色素,待完全溶解後使用 ELISA machine 以 570 nm 偵測吸光質。而本發明之該聚烯基吡咯衍生物(F236B)之濃度為10、50、80、100、200 nM。其結果如第2A-2C圖,第2A圖顯示為正常口腔細胞(K2)在經該聚烯基吡咯衍生物(F236B)較高濃度(100、500、800、1000 nM)處理後的結果,由圖可知,該聚烯基吡咯衍生物(F236B)對正常口腔細胞之存活能力並不影響。
接續,第2B圖顯示該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15) 經該聚烯基吡咯衍生物(F236B) 以10、50、80、100、200 nM處理後的結果,由2B圖可知,該聚烯基吡咯衍生物(F236B)抑制了該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15)之存活能力。並一併參閱第2C圖,第2C圖顯示該口腔鱗狀上皮癌細胞(TW2.6) 經該聚烯基吡咯衍生物(F236B) 以10、50、80、100、200 nM處理後的結果,由2C圖可知,該聚烯基吡咯衍生物(F236B)抑制了該口腔鱗狀上皮癌細胞(TW2.6)之存活能力。由第2A-2C圖可知,該聚烯基吡咯衍生物(F236B)僅會抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC15、TW2.6)之存活能力,並不影響正常口腔細胞(K2)。且更進一步顯示本發明之該聚烯基吡咯衍生物(F236B)不只對西方人種之該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15)有影響,對亞洲人種之該口腔鱗狀上皮癌細胞(TW2.6)亦有影響,顯示其可廣泛的利用於該口腔鱗狀上皮癌細胞。又,相較於以往的天然物對癌細胞實驗,其濃度之基本單位為µM,而本發明之該聚烯基吡咯衍生物(F236B)其濃度之基本單位為nM,由此顯示,本發明之該聚烯基吡咯衍生物(F236B)僅需較低濃度即可達到不影響正常口腔細胞(對人體影響較小)又可對該口腔鱗狀上皮癌細胞具有抑制其存活能力的效果。
接續,為了證實在活體中是否與體外(該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15、TW2.6))實驗結果一致,我們分別利用該口腔鱗狀上皮癌細胞株(SCC-15)之異種移植模式以及口腔癌患者之PDX模式以測試腫瘤異種移植生長能力,其結果如第2D-2F圖。
首先,經過 IRB 核可,自花蓮慈濟醫院耳鼻喉科,收集 2016 年 7 月 1 日至 2017 年 6 月 30 日間的口腔癌組織。PDX (patient-derived xenograft) 的建立則是將檢體浸泡於用 PBS稀釋的2倍Penicillin/Streptomycin 中清洗,並使用 6-8 週齡的 NOD-SCID 公鼠。將老鼠使用 ketamine/xylazine 0.01mL/g 劑量施打麻醉,昏厥後將小鼠右側腹部使用除毛膏除去面積約為 1.5 x 1.5 平方公分面積之毛髮,並使用碘酒消毒後將皮膚剪開約 30 毫米之傷口,放入適當大小的癌組織後將傷口縫合,於甦醒期間將飼育箱放於保溫墊上,待甦醒後放回飼育架。手術後於逐日觀察,待腫瘤長至直徑約為 1 公分時取出並繼代,並於第三-五代時進行該聚烯基吡咯衍生物(F236B)測試,該聚烯基吡咯衍生物(F236B)以1mg/kg 的劑量,皮下注射方式注射於頸部,於腫瘤最大長至直徑 1 公分取下檢體。
而,該口腔鱗狀上皮癌細胞株之異種移植模式,則使用 6-8 週齡的 NOD-SCID公鼠,取約 5 x 106
顆SCC-15細胞,以皮下注射方式注射於動物左右側腹,並於腫瘤長至直徑約為 30 毫米時(實驗組有2組,I為該口腔鱗狀上皮癌細胞注射之隔天進行F236B的注射、II為腫瘤長至直徑約為 30 毫米時,進行F236B的注射),進行該聚烯基吡咯衍生物(F236B)測試,該聚烯基吡咯衍生物(F236B)以1mg/kg 的量用皮下注射方式注射於頸部,於腫瘤最大長至直徑 1 公分(21天)取下檢體。
其異種移植模式之結果如第2D圖所示,相較於對照組(僅注射PBS),經過F236B處理的I及II組的腫瘤體積有明顯下降。又,PDX之結果如第2E圖所示,相較於對照組(僅注射PBS),經過F236B處理的腫瘤體積有明顯下降。且第2E圖進一步搭配第2F圖,如2F圖所示,經過F236B處理過後,在抑制腫瘤生長的情況下,並不影響小鼠的體重(NC1、NC2、NC3為三重複之對照組(PBS),F236B1、F236B2、F236B3為經過F236B處理之三重複之實驗組)。由第2E-2F圖可知,該聚烯基吡咯衍生物(F236B)會抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC15、TW2.6)之腫瘤異種移植生長能力。
再者,Par-4 (前列腺凋亡反應蛋白-4,prostate apoptosis response protein-4)為 38kDa之促凋亡蛋白,能夠促使癌細胞發生凋亡反應,在脊椎動物的演化中具有高保留性,而過去研究已經證實了 Par-4 可以直接誘導細胞凋亡的發生。
故,為了解 Par-4 是否參與 F236B 的抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之功能,本發明建立了Par-4基因被敲弱 (knockdown)的SCC-15細胞株(命名為Par-4-KD),並利用皮下注射注入 NOD-SCID公鼠的左右側腹,並於三週後取出腫瘤來比較大小(進行3組實驗)。其結果如第3A圖所示,由第3A圖中發現Par-4-KD組的腫瘤相較於SC組(沒有敲弱Par-4基因的SCC-15細胞株)明顯地體積較大。並如第3B圖所示,Par-4-KD組的該口腔鱗狀上皮癌細胞生長速率相較於SC組顯著地較快。由第3A-3B圖的結果顯示 Par-4 在該口腔鱗狀上皮癌細胞中扮演著腫瘤抑制的角色。
進一步如第3C圖所示,本發明之該聚烯基吡咯衍生物(F236B)可促進該口腔鱗狀上皮癌細胞中 Par-4 的表現。並搭配第3D圖及第3E圖,其3D圖為SC組(沒有敲弱Par-4基因的SCC-15細胞株)經該聚烯基吡咯衍生物(F236B) 以10、50、80、100、200 nM處理24、48hr後的結果,而其3E圖為Par-4-KD組(Par-4基因被敲弱的SCC-15細胞株)經該聚烯基吡咯衍生物(F236B) 以10、50、80、100、200 nM處理24、48hr後的結果,互相比較發現,F236B 處理後 SC 組的該口腔鱗狀上皮癌細胞存活率明顯受到該聚烯基吡咯衍生物(F236B)的抑制而降低,Par-4-KD組則無。
接續,如第4圖所示,為進一步驗證其腫瘤球體形成能力。而本發明之腫瘤球體細胞(SCC-15)培養方式為在 24 孔盤 coating 150mL 的 Growth factor reduce matrigel,放置 4℃ 冰箱搖晃 15 分鐘,使 Growth factor reduce matrigel 均勻分布於培養盤中,放置 37℃培養箱一小時,待凝固後每孔加入五千顆SCC-15細胞,並每日換培養液。其結果也進一步如第4圖顯示,相較於Par-4-KD組,SC 組受到該聚烯基吡咯衍生物(F236B)的抑制,而其腫瘤球體的形成能力明顯受到下降。
接著,進一步測試Par-4-KD組及SC組在該聚烯基吡咯衍生物(F236B)處理下的爬行以及遷移能力,其結果分別如第5A-5B及第6圖。
如第5A圖,為SC組(沒有敲弱Par-4基因的SCC-15細胞株)經該聚烯基吡咯衍生物(F236B) 以100、200 nM處理0、3、9hr後的結果。而第5B圖,為Par-4-KD組(Par-4基因被敲弱的SCC-15細胞株)經該聚烯基吡咯衍生物(F236B) 以100、200 nM處理0、3、9hr後的結果,互相比較發現,F236B 處理後 SC組的細胞之爬行能力明顯受到該聚烯基吡咯衍生物(F236B)的抑制而降低,Par-4-KD組則無。
再如,如第6圖所示,為進一步驗證其遷移能力。而本發明使用transwell分析,為將24孔盤的transwell內先設置8.0μm polycarbonate membrane(6.5mm)後,於上層加入100mL無血清之培養液,下層加入含有 10%之培養液(500mL)。之後,再於上層加入每孔五千顆細胞(SCC-15)培養一個晚上後加入該聚烯基吡咯衍生物(F236B),分別於 24 及 48 小時後將上層移除,並用 PBS 做清洗兩次,使用甲醇(每孔為500mL)並於4℃固定一小時,再以 PBS 清洗兩次,加入結晶紫染色十分鐘後以 PBS清洗兩次,觀察並計算移至下層細胞數。結果如第6圖所示,相較於Par-4-KD組,SC組受到該聚烯基吡咯衍生物(F236B)抑制作用後,該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15)之遷移能力明顯受到下降。
由上述第3A圖至第6圖可知,相較於SC組,在Par-4-KD組別(Par-4基因被敲弱的SCC-15細胞株),並不會受F236B處理的影響。因此,可知 F236B 的抑制口腔癌作用可能與 Par-4 有關。
最後,介白素-17(IL-17)為一個促發炎因子,研究顯示 IL-17 在多項的癌症中都會影響到細胞的發展,也發現 IL-17 與 IL-1 及腫瘤壞死因子間具有協同的作用。而IL-17受體(IL-17R)是結合 IL-17的細胞因子受體,組成此具有功能性的複合物至少需要有 IL17-RA(介白素-17-受體A)及 IL17-RC,而此家族進一步包含會優先與 IL17B 和 IL17E 做結合的 IL17-RB、IL17-RD 及 IL17-RE。又,IL-17RA 為 IL-17 的受體,且在臨床分析顯示在頭頸癌症中,相較於正常組織,腫瘤組織具有較高的 IL-17RA 的表達,而其餘受體成員則較低。
而本發明進一步使用西方墨點法來測試經過該聚烯基吡咯衍生物(F236B)處理後的該口腔鱗狀上皮癌細胞(SCC-15)之介白素-17-受體A(IL-17-RA)表現,其實驗如下,將經過處理之細胞液,萃取出適量的蛋白質,並以 SDS-PAGE gel 分離後,轉置於 PVDF (Polyvinylidene Fluoride) 膜上,再浸泡於 5% BSA 中一小時以進行阻斷作用,將 BSA 清除後加入初級抗體,並置於4℃冰箱震盪十六小時,以 TBST-Tween20 (TBST)清洗三次(每次十五分鐘),再加入二級抗體於室溫中震盪一小時後,以TBST清洗三次(每次十五分鐘)。最後使用ECL試劑 (RPN2106 ECLTM Western Blotting Reagent) 顯影,再以UVP BioSpectrum偵測影像。其結果如第7圖所示,再經過F236B處理之介白素-17-受體A之表現明顯的受到該聚烯基吡咯衍生物(F236B)抑制,且比控制組(DMSO、不加入F236B)之表現低很多。因此,由上可知該聚烯基吡咯衍生物(F236B)降低 IL-17-RA 的表達,亦應與 F236B 的抑癌功能有關。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者,應符合我國專利法專利申請要件無疑,爰依法提出發明專利申請,祈 鈞局早日賜准專利,至感為禱。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,並非用來限定本發明實施之範圍,舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾,均應包括於本發明之申請專利範圍內。
第1A圖:其係為本發明之聚烯基吡咯衍生物基本骨架之化學結構圖;
第1B圖:其係為本發明之聚烯基吡咯衍生物之化學結構圖;
第2A-2F圖:其係為本發明之口腔癌細胞之存活能力及腫瘤異種移植生長能力之實驗結果圖;
第3A-3E圖:其係為本發明之前列腺凋亡反應蛋白-4表現之實驗結果圖;
第4圖:其係為本發明之口腔癌細胞之腫瘤球體形成能力之實驗結果圖;
第5A-5B圖:其係為本發明之口腔癌細胞之爬行能力之實驗結果圖;
第6圖:其係為本發明之口腔癌細胞之遷移能力之實驗結果圖;以及
第7圖:其係為本發明之介白素-17-受體A表現之實驗結果圖。
Claims (8)
- 如請求項1所述之聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之存活能力。
- 如請求項1所述之聚烯基吡咯衍生物作為製備抗口腔癌藥物之用途,其中該聚烯基吡咯衍生物係抑制該口腔鱗狀上皮癌細胞之腫瘤異種移植生長能力。
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