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南开大学和上海中医药大学团队揭开中药白术内酯I一药多用的潜在靶点

南开大学和上海中医药大学团队揭开中药白术内酯I一药多用的潜在靶点

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】中药白术(Atractylodes macrocephala Koidz.)始载于《神农本草经》,是菊科多年生草本植物白术的干燥根茎,具有补脾健胃、燥湿利水、止汗,安胎等作用。白术内酯Ⅰ(Atractylenolide-1,AT-I)为白术的主活性成分,具有抗炎、抗肿瘤、神经保护等作用。今天在这里分享2篇国内学者关于AT-I的研究,为大家揭开AT-I治疗结直肠癌和醛固酮增多症的靶点。

南开大学和上海中医药大学团队揭开中药白术内酯I一药多用的潜在靶点

【概要描述】中药白术(Atractylodes macrocephala Koidz.)始载于《神农本草经》,是菊科多年生草本植物白术的干燥根茎,具有补脾健胃、燥湿利水、止汗,安胎等作用。白术内酯Ⅰ(Atractylenolide-1,AT-I)为白术的主活性成分,具有抗炎、抗肿瘤、神经保护等作用。今天在这里分享2篇国内学者关于AT-I的研究,为大家揭开AT-I治疗结直肠癌和醛固酮增多症的靶点。

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2022-07-13 10:33
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中药白术(Atractylodes macrocephala Koidz.)始载于《神农本草经》,是菊科多年生草本植物白术的干燥根茎,具有补脾健胃、燥湿利水、止汗,安胎等作用。白术内酯Ⅰ(Atractylenolide-1,AT-I)为白术的主活性成分,具有抗炎、抗肿瘤、神经保护等作用。今天在这里分享2篇国内学者关于AT-I的研究,为大家揭开AT-I治疗结直肠癌和醛固酮增多症的靶点。

|  0白术内酯I治疗结直肠癌的靶点及机制

2021年5月,上海中医药大学附属龙华医院脾胃病研究所季光教授团队、上海中医药大学中药学院黄诚教授在J Clin Invest(IF=14.808)发表了题为“Atractylenolide I enhances responsiveness to immune checkpoint blockade therapy by activating tumor antigen presentation”的研究成果1

 

 

该研究首先建立T细胞与肿瘤细胞2D共培养模型及类器官模型,并基于模型对十个“扶正”代表方剂中594个中药单体成分进行体外CD8+ T 细胞的细胞毒性测定(图1A),发现中药白术的活性成分ATT-I能够增强CD8+T细胞对肿瘤细胞的杀伤效率,增强MC38肿瘤衍生的类器官中的抗原特异性T细胞反应(图1B)。为了深入揭示ATT-I的作用靶点,研究人员利用Pull-down +质谱(图1C)、Western Blot(图1D)、细胞热转变分析(CETSA)技术(图1E)、微量热泳(MST)技术(图1F)、分子对接(图1G),发现ATT-I能够直接靶向免疫蛋白酶体的核心组成蛋白之一PSMD4,结合并稳定PSMD4和PSMD7的相互作用,导致蛋白酶体活性增强,发挥促进肿瘤细胞抗原呈递的作用。最后,研究人员通过结直肠癌原位移植瘤模型的体内研究,证实了ATT-I与免疫检查点抑制剂PD-1单抗联合应用能够起到协同增效作用(图1H),进一步应用单细胞测序及质谱流式细胞术等技术,明确了ATT-I调节肿瘤免疫微环境的作用机制(图1I)。

 

 

图1 ATT-I能够直接靶向PSMD4调控免疫微环境发挥抑癌作用

|   0白术内酯I治疗醛固酮增多症的靶点及机制

2022年1月,南开大学药学院白钢教授团队在Acta Pharm Sin B(IF=11.413)发表了题为“Atractylenolide-I covalently binds to CYP11B2, selectively inhibits aldosterone synthesis, and improves hyperaldosteronism”的研究成果2

 

 

该研究首先通过细胞实验和动物实验发现AT-I显著降低NCL-H295R细胞和小鼠血清醛固酮(ALD)含量,由代谢通路推测AT-1 可能通过作用于CYP11B2来抑制ALD的产生(图2A)。进一步通过细胞热转变分析(CETSA)技术(图2B)、Pull-down(图2C)、荧光共定位(图2D)、构效分析验证了AT-I能够与CYP11B2结合,并通过RNA干扰实验发现CYP11B2的敲低完全消除了AT-I介导的ALD抑制作用(图2E),表明 AT-I 可能直接靶向CYP11B2并抑制其产生ALD。接着通过质谱发现CYP11B2可以催化AT-I的环氧化(图2F),CO差异光谱分析(图2G)发现AT-I能够与CYP11B2蛋白结合。分子对接发现AT-1与CYP11B2 的Cys450和Ala320位点结合(图2H),将两个位点突变以后,通过SPR等验证发现相互作用受显著影响(图2I),最后,通过动物实验验证了AT-1与CYP11B2的相互作用,并发现AT-I在Ang II诱导的醛固酮增多症模型中的治疗效果(图2J)。

 

 

图1 ATT-I直接靶向CYP11B2调控醛固酮代谢治疗醛固酮增多症

|   总结与讨论

中药活性成分是创新药物的重要来源,发现其作用靶点对揭示中药理论的物质基础并诠释中药理论的现代科学内涵至关重要。

案例一:在国医大师刘嘉湘教授“扶正治癌”理论指导下,发现扶正中药对肿瘤免疫微环境调节作用研究,具体为白术活性成分白术内酯I能够增强CD8+T细胞对肿瘤细胞的杀伤效率,促进肿瘤细胞抗原呈递。深入研究发现AT-I能够直接靶向免疫蛋白酶体的核心组成蛋白PSMD4,导致蛋白酶体活性增强,发挥促进肿瘤细胞抗原呈递的作用。

案例二:从临床出发,白术治疗水肿历史悠久,而醛固酮增多症是由由肾上腺皮质分泌过多的ALD引起的,导致钠和钾排泄滞留,临床表现为水肿。那么,白术活性成分AT-I可能用于治疗醛固酮增多症。随后研究人员对该想法进行了验证,发现了AT-I的直接作用靶点CYP11B2,并采用一系列方法进行了证实。

两项研究不仅给予我们很好的研究思路,同时也丰富了中医理论的科学内涵,为中医药的临床应用提供了可靠的实验证据。

达吉特专注于药靶研究,可为您寻找药物靶点提供多种多样的专业的技术服务和解决方案,助您解决药物靶点-机理研究中的各种难题。

 

达吉特针对于中药及小分子药物研究,建立了一套完整的技术服务体系:

1)中药/复方的有效成分及代谢产物分离与鉴定;

2)血清/组织药代动力学分析

3)小分子化合物生物素批量标记

4) 小分子靶点筛选:20K芯片,IP/Pull down+质谱

5)药物调控信号通路筛选:磷酸化抗体芯片,蛋白质组学

6)网络药理学与计算机分子对接

7)SPR表面等离子共振(分子动力学)

|   相关文献

 [1] Xu H, Jeught K V D, Zhou Z, et al. Atractylenolide I enhances responsiveness to immune checkpoint blockade therapy by activating tumor antigen presentation[J]. The Journal of clinical investigation, 2021, 131(10).

[2] Wenjuan Liu, Zhenqiang Li, Simeng Chu, et al. Atractylenolide-I covalently binds to CYP11B2, selectively inhibits aldosterone synthesis, and improves hyperaldosteronism[J]. Acta Pharm Sin B. 2022,12(1):135-148. 

|   达吉特-为药寻靶

达吉特为上海华盈生物医药科技有限公司旗下品牌,坐落于上海张江高科技园区腹地,是专业开展小分子药物和抗体大分子药物靶点发现与鉴定技术的开发与服务的高科技企业。

达吉特中药复方/小分子药理研究平台的核心团队成员由上海中医药大学、上海交通大学医学院等知名中医药和系统生物学研究团队中的博士和博士后组成。达吉特建立了从中药/复方活性成分鉴定、天然化合物提取到小分子靶点发现与活性验证“一体化”技术体系。不仅能够为中药的深入研究提供了有力支撑,也为小分子药物设计研发、经典药物创新应用等一系列小分子药物研究提供了可靠的技术保障。

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