天然抗肿瘤药物筛选方法的研究进展

天然抗肿瘤药物筛选方法的研究进展

肿瘤是一种常见的疾病，严重威胁着人类健康。寻找有效的抗癫痫药物和方法，彻底攻克癌症。这是世界上的一个重要课题。在肿瘤治疗中,传统的放、化疗在杀伤肿瘤细胞的同时,也造成机体骨髓抑制和免疫功能低下,毒副作用强大。天然药无论在减轻临床症状、提高生存质量、防止复发转移、延长生存期,还是在与放化疗配合、增效减毒等方面都有很好的效果。为了克服传统的放、化疗所带来一系列弊病,近年药学工作者不断地探索,应用植物药进行治疗肿瘤成为了当前研究的热点领域。研究表明,全球应用175种抗癌药物中,有57%直接或间接来源于天然产物。但是全球的高等植物中仅6%做过生物活性筛选,15%经过植物化学的评价,不到10%的药用植物经过详细的药理研究。所以,从天然产物研发创新药物的潜能十分巨大。但是如何有效地从数目庞大的天然产物中找到具有抗肿瘤活性的分子,是目前药物研发亟待解决的瓶颈问题之一。因此,需要建立合理的抗肿瘤药物筛选的方法和系统以及找到更高效、更简便的筛选模型。本文在系统查阅了国内外相关文献的基础上,就天然抗肿瘤药物筛选方法研究进展进行综述,以期为天然抗肿瘤药物筛选研究提供理论依据和方法学指导。1动物移植肿瘤的检查方法1.1动物获得结果迄今为止,动物移植性肿瘤实验法仍是最通用的方法。现有移植性肿瘤接种成功率高达100%,可在同一时间内获得大量(几十至数百只或更多)生长相对均匀的肿瘤,以供实验所需。动物多选用小鼠,偶亦见大鼠和地鼠,均雌雄皆可,但每批实验只用一个性别;一般给药7~14d,在第8~15天可解剖动物获得结果。该方法可以判断在动物耐受剂量下,药物是否有明显抑制肿瘤生长的作用,这是任何体外试验不能代替的,其结果可作为判别抗癌药物临床疗效的有意义的根据。药物抗肿瘤筛选时,最好采用3种瘤株,即肉瘤、腹水性肿瘤和白血病株,国内常采用S180、艾氏癌腹水型和小鼠白血病株。然而,一种药物未必对各种类型的动物移植性肿瘤都有效,选择单一瘤株来筛选可能漏筛药物,特别是动物肿瘤的生物学特点与人的有较大差距时,假阴性的可能性更大。因为动物瘤株恶性程度高,生长迅速,对药物的敏感性比人类自发的癌瘤高得多,因此认为本法的命中率低。美国国立癌症研究所(NCI)为了要寻找对人癌特定细胞有效的药物,采用人癌(主要是肺癌、结直肠癌、乳腺癌、肝癌、胃癌等)细胞株经体外试验法初步筛选有效的药物,然后将人癌细胞接种到T细胞免疫缺陷的裸小鼠或免疫抑制小鼠造模,以确证药物对人癌的作用。我国对新药在以上第一轮筛选有效的基础上,也推荐人癌细胞异种移植模型进行第二轮筛选。1.2筛选细胞毒类药物目前临床上常用的抗肿瘤药大多首先经动物移植性肿瘤筛选而发现的,从寻找新药角度看来,按照我国目前条件和情况,筛选细胞毒类药物可选用肉瘤S180实体性、艾氏癌腹水型(EAC)、肝癌Hep腹水型(HAC)或实体型(H22)、Lewis肺癌LL、白血病P388或L1210、黑色素瘤B16、肉瘤S37、肠癌C38、C26及瓦克癌肉瘤W256等。1.3治疗效果评估1.3.1肿瘤抑制率tum要求模型对照组小鼠平均瘤重不小于1g,且不超过20%鼠的瘤重小于0.4g。其疗效以肿瘤抑制百分率(Tumorinhibitionratio)表示。计算方法如下:肿瘤抑制率(%)=(1-T/C)×100%,其中T指给药组平均瘤重,C指模型对照组平均瘤重。天然药抑制率大于30%,化学药大于40%,且经统计学处理有显著差异时,认为有苗头,需继续重复,连续3次,疗效稳定,则评定此药有一定疗效。1.3.2两组生存情况对比实验期间逐日记录动物的死亡情况。模型对照组动物通常在2~3周内全部死完,个别存活时间太长需剔除,但各组亦应相应剔除一只。如治疗期间模型对照组动物于7d内死亡超过20%,表示实验失败;反之,若对照组20%动物存活4周以上,实验亦应作废。治疗组观察时间一般为30d(生存超过此限者,仍按30d计算)。其疗效以生长延长率表示,计算公式如下:生长延长率(%)=(T/C-1)×100%,其中T指给药组平均存活时间,C指模型对照组平均存活时间。2物筛选模型的建立细胞生物学、分子药理学、分子生物学、生物化学等学科的发展为药物筛选提供了新的方向。细胞水平的药物筛选模型具有材料用量少、药物作用机制比较明确和大规模筛选等优点。目前,在细胞水平上对抗肿瘤天然药物的筛选主要是采用选取几种肿瘤细胞系,以培养细胞为实验模型,用结晶紫染色测定法、噻唑蓝(MTT)法、丽丝胺罗丹明B(SRB)法等检测天然药物及其提取物或单体的体外抗肿瘤作用。3维持细胞形态和细胞分裂微管(microtubule)是由仅αβ微管蛋白异二聚体聚合而成的管状聚合物,是真核细胞骨架的重要组成部分。微管参与许多细胞功能,包括维持细胞形态、胞内物质的运输、细胞器的定位、鞭毛和纤毛的运动、染色体运动和细胞分裂等。无论是促进微管蛋白聚合、稳定已形成的微管类药物,还是以抑制微管蛋白聚合类药物都通过影响肿瘤细胞的有丝分裂过程,使其生长受到抑制。作用于微管的药物如紫杉醇(paclitaxel,Taxo1)和长春新碱正是通过上述机制达到抗肿瘤目的,且与其他类型药物相比具有更好的疗效。因此,微管已成为肿瘤的临床治疗的有效靶点。4血管内皮生长因子vegfr实体瘤的生长、浸润和转移依赖于血管生成。在肿瘤的新生血管是实体瘤的一个重要因素,它为肿瘤的生长提供必需的营养和氧气。在其生成过程中血管内皮生长因子(VEGF)以及酪氨酸激酶受体(VEGFR)具有极其重要的作用。目前已发现有许多天然药物及其有效成分可以通过多种途径来抑制肿瘤新生血管的生成,如人参皂苷Rg3、红素、熊果酸等。5肿瘤的表达端粒酶是维持端粒长度的逆转录酶,对细胞增殖、衰老及永生化和癌变起重要作用,在多数肿瘤中表达较高。实验证明端粒酶与恶性肿瘤密切相关,因此端粒酶已成为当前肿瘤治疗的靶点之一。6真核生物的dna拓扑异构酶DNA拓扑异构酶(DNAtopoisomerases)是真核细胞和原核细胞中的基本酶,广泛分布于细胞核内,通过DNA链的切割、转移和再连接来改变DNA的拓扑结构。DNA拓扑异构酶在细胞代谢过程中起着极其重要的作用,如DNA复制、基因转录、翻译、DNA重组和有丝分裂等。抗癌药物喜树碱(camptothecin)及其衍生物的作用靶点是真核生物DNA拓扑异构酶Ⅰ,吖啶类化合物、鬼臼毒素类化合物、异黄酮类化合物、阿霉素等则作用于真核生物DNA拓扑异构酶Ⅱ。这些药物可通过DNA拓扑异构酶Ⅰ、Ⅱ引起DNA双螺旋的一条或两条链的断裂从而导致肿瘤细胞的死亡。7信号传导通路靶向细胞的活性受外部信号控制,外部信号传入细胞内部会引起细胞内的一系列反应,这一过程称为信号传导。在肿瘤生长、转移过程中起重要作用的一些生长因子及其受体都是通过信号传导起作用的。细胞信号传导异常,会导致恶性肿瘤快速增殖、无限生长。随着近年来分子肿瘤学、分子药理学的发展,信号传导在肿瘤形成过程中的作用机制正在逐步被阐明,信号传导通路已成为抗肿瘤药物研究的新靶点。近年来,部分抗肿瘤药物的研发已从传统的细胞毒药物转移到针对肿瘤细胞内信号传导通路的新型抗肿瘤药物。正常细胞和肿瘤细胞在多种信号传导通路的关键组分间存在巨大差异,因此靶向这些组分的抗肿瘤药物具有高选择性、高效、低毒的特征。目前,药物干预肿瘤细胞信号通路主要是通过环腺嘌呤核苷酸-蛋白激酶A通路、酶联受体信号通路、磷脂酰肌醇信号通路、钙和钙调蛋白通路等几个通路实现。8细胞凋亡deat细胞凋亡(apoptosis)是基因调控下的细胞主动死亡,这一过程又称程序化细胞死亡(programmedcelldeath)。细胞凋亡伴随着细胞质浓缩,细胞核崩裂,微粒消失,细胞膜皱缩,染色质浓缩继而解体,DNA裂解,最后形成凋亡小体。细胞增殖、分化和凋亡调节系统的失常将导致细胞恶性生长分裂。研究发现,许多抗肿瘤药物均通过抑制肿瘤细胞增殖,诱导肿瘤细胞凋亡来发挥抗肿瘤作用。9瘤细胞即诱导肿瘤细胞分化肿瘤细胞诱导分化治疗是肿瘤治疗研究的新途径。其基本特点在于不是杀伤肿瘤细胞而是诱导肿瘤细胞分化为正常或接近正常细胞。自20世纪80年代国际分化治疗会议举行以来,肿瘤诱导分化治疗已成为了国际肿瘤研究的一个热点,诱导肿瘤细胞分化及逆转是当前肿瘤分子生物学中一个重要的研究领域。10其它常用的筛选方法正确的研究方法和科学的思路在天然药物抗肿瘤的实验研究中起关键的作用,体内动物移植瘤实验、体外细胞实验、作用微管蛋白的天然抗肿瘤药物的筛选方法、应用肿瘤新生血管生成抑