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STTT(IF=39.3):中国医学科学院发现藤黄酰胺作用于胶质瘤的直接靶点

STTT(IF=39.3):中国医学科学院发现藤黄酰胺作用于胶质瘤的直接靶点

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】天然产物靶点筛选与验证及下游机制研究—经典案例解析

STTT(IF=39.3):中国医学科学院发现藤黄酰胺作用于胶质瘤的直接靶点

【概要描述】天然产物靶点筛选与验证及下游机制研究—经典案例解析

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2023-11-16 13:41
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血脑屏障对药物递送造成的物理障碍,被广泛认为是导致胶质瘤临床结果不理想的关键因素,因此迫切需要探索能够穿过血脑屏障的新化合物。中国医学科学院基础医学研究所彭小忠教授研究团队对1920种化合物进行了无偏倚的药物筛选确定了一种小分子化合物藤黄酰胺(Gambogic amide,中药藤黄主要活性成分)可以靶向胶质瘤干细胞(GSCs)发挥抗胶质瘤作用。

2023年11月8日,彭小忠和韩为研究员团队在Signal Transduction and Targeted Therapy(IF=39.3)发表了题为“The tumor-enriched small molecule gambogic amide suppresses glioma by targeting WDR1-dependent cytoskeleton remodeling”的文章,发现藤黄酰胺可以通过血脑屏障在肿瘤区富集,并靶向WDR1蛋白导致细胞骨架重塑,进而抑制胶质瘤。

|   01、藤黄酰胺体内外发挥抑制胶质瘤作用

研究首先通过体外实验发现,藤黄酰胺抑制神经胶质瘤相关细胞(PDC、GC和GSC)的活力(图1A),诱导细胞凋亡。随后体内实验发现藤黄酰胺可以通过血脑屏障并在肿瘤区域富集(图1B),抑制神经胶质瘤生长(图1C)。此外,藤黄酰胺抑制GSC衍生的皮下异种移植模型(图1D)和转基因小鼠模型(图1E)的胶质瘤生长。

图1 藤黄酰胺体内外发挥抑制胶质瘤作用

|   02、全基因组CRISPR/Cas9筛选藤黄酰胺药敏基因

研究人员随后进行了全基因组规模的CRISPR/Cas9敲除筛选药物敏感基因(图2A)。通过sgRNA慢病毒文库对藤黄酰胺在患者来源的原代胶质瘤细胞(PDCs)中的功能靶基因进行全基因组范围的筛选和鉴定,鉴定了1534个作为药物敏感基因发挥作用的阳性基因(图2B、C)。

图2 全基因组CRISPR/Cas9筛选藤黄酰胺药敏基因

|   03、确定藤黄酰胺的直接作用靶点

14个Top基因被选择,采用细胞热位移测定(CETSA)验证11 个候选靶标(具有可用抗体),其中WDR1被成功验证(图3A)。随后使用药物亲和力响应靶点稳定性(DARTS)(图3B)、表面等离子共振(SPR)(图3C)、分子对接(图3D)、蛋白点突变等技术锁定靶蛋白WDR1及其与藤黄酰胺的结合位点。此外,在CRISPR/Cas9文库筛选的结果中,所有靶向WDR1的sgRNA在藤黄酰胺处理的细胞中显著富集表明WDR1的缺失导致细胞对藤黄酰胺的抗性(图3E)。进一步体内外实验发现WDR1敲除减弱藤黄酰胺对肿瘤细胞的抑制作用(图3F、3G)。

​图3 确定藤黄酰胺的直接作用靶点

|   04、藤黄酰胺的直接靶点下游机制

进一步机制研究表明:藤黄酰胺与靶蛋白WDR1结合后,促进WDR1、MYH9和Cofilin复合物的形成(图4B),加速丝状肌动蛋白的解聚,干扰了细胞骨架的动态平衡(图4A),由此一方面抑制了患者来源的胶质瘤细胞(PDC)的侵袭能力,另一方面结合于微丝上的促凋亡因子BMF被释放,易位至线粒体,进而起始线粒体凋亡途径诱导PDC细胞凋亡(图4C、4D)。

图4 藤黄酰胺的直接靶点下游机制

总之,研究揭示了藤黄酰胺能快速通过血脑屏障发挥抗胶质瘤作用,并从基于新靶点WDR1调控的细胞骨架稳态的角度阐述其作用机制,为胶质瘤的临床治疗提供了新的干预策略。

图5 藤黄酰胺直接结合WDR1发挥作用的机制示意图

|   总结与讨论

很多天然产物已经被报道都多种多样的作用,但其发挥疗效的靶点和机制尚不清楚,影响其进一步合理的研发及临床应用。本研究首先发现中药藤黄活性物质藤黄酰胺体内外发挥抑制胶质瘤作用后,基于全基因组CRISPR/Cas9筛选确定候选靶点、通过CETSA、DARTS、SPR等技术确证蛋白-小分子结合,最终发现了藤黄酰胺发挥抑制胶质瘤的作用靶点及下游机制。

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|   相关文献

Qu J, Qiu B, Zhang Y, et al. The tumor-enriched small molecule gambogic amide suppresses glioma by targeting WDR1-dependent cytoskeleton remodeling. Signal Transduct Target Ther. 2023 Nov 8;8(1):424.

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