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近年来开发癌细胞的靶向药物成为治疗癌症的有效手段,靶向治疗可以避免药物对正常细胞带来的毒副作用,虽然取得了一定的进展,但是也遇到了很多困难,例如癌基因的频繁突变导致的肿瘤的异质性,并且癌细胞经常出现强烈的耐药性,因此寻找肿瘤特异性靶点开发新药可能成为克服癌症的有效途径。癌细胞的新陈代谢明显高于正常细胞,因此也会承受更高的氧化压力。8-oxo G是细胞内DNA损伤的一种最常见的形式,当DNA受到活性氧的氧化损伤形成8-oxo G时,插入DNA中的8-oxo G会引起基因组的突变,引起DNA损伤应答,形成大量的单链以及双链DNA从而增加癌症发生的几率。MTH1是一种焦磷酸酶,可以将8-oxo G去磷酸化形成单磷酸,使得DNA复制过程中避免插入8-oxo G。近期有关对MTH1研究的报道引起了科学家的注意,Gad等人发现过表达MTH1能够抑制癌细胞内活性氧引起的氧化损伤,正常细胞中MTH1的敲除对细胞本身并没有产生太大影响,而癌细胞中MTH1的敲除导致癌细胞大量死亡,并且这种情况可以通过表达野生型MTH1进行补偿,说明MTH1是癌细胞生存所必须的修复酶,揭示MTH1非常可能成为治疗癌症的有效靶点。中药在中国已经有几千年的使用历史,由于缺乏临床研究和固定的治疗特定疾病的配方最初并不被西方的研究者接纳,但是随着对中药的研究,越来越多的西方学者对中药产生了兴趣并且许多化学药物的先导化合物都是中药单体,如紫杉醇,喜树碱和高三尖杉酯碱等。本研究的主要目的是通过体外酶学高通量筛选出能够抑制MTH1活性的中药单体成分,开发治疗或者辅助性治疗的抗癌药物。本文中经过对55种可能具有抑制癌症作用的中药进行筛选,实验结果表明松果菊苷在体外酶学实验中能够有效的抑制MTH1的活性。松果菊苷是中药肉苁蓉中的主要活性成分,肉苁蓉的茎是许多草药制剂的主要来源,具有保健和治疗疾病的功能。据报道,松果菊苷具有许多生物学功能包括保护神经,保护肝脏,抵抗炎症,抗疲劳和抗肿瘤等作用,但是它所作用的分子机制至今仍不很清楚。本研究中我们对松果菊苷在细胞水平是否具有抑制癌细胞的功能及其机制进行了研究。论文中我们第一次发现松果菊苷具有抗MG-63骨肉瘤细胞和SW480结肠癌细胞的功能,并发现这种抗癌功能是通过抑制MTH1活性来完成的。随后我们运用计算机模拟技术对松果菊苷与MTH1进行了分子对接,对松果菊苷的ADMET(药物的吸收,分配,代谢,排泄和毒性)性质进行了预测。松果菊苷的结构为研究MTH1抑制剂提供参考,松果菊苷有可能成为化学药物的先导化合物。可以采用与本论文中相类似的研究方法,靶向筛选安全有效的中药化合物。本论文的实验结果如下:1.通过体外酶学筛选方法发现松果菊苷能够有效的抑制MTH1的活性,松果菊苷抑制MTH1的IC50为7.01±2.13μM。2.通过MG-63细胞和SW480细胞8-oxo G的免疫荧光染色实验发现,MG-63细胞和SW480细胞中8-oxo G的含量增加,并且当松果菊苷浓度增加时,8-oxo G的含量也随之升高。3.通过MG-63细胞和SW480细胞53BP1的免疫荧光染色实验发现,松果菊苷能够使细胞修复蛋白53BP1的表达量升高,证明松果菊苷引起了MG-63细胞和SW480细胞内大量DNA双链断裂。4.通过western blot实验发现松果菊苷处理后,MG-63细胞和SW480细胞内被切割的PARP蛋白,caspase3蛋白的表达量均升高,并且随着松果菊苷浓度的增加而增多,表明松果菊苷引起了MG-63细胞和SW480细胞程序性死亡。同时DAPI染色中发现MG-63细胞和SW480细胞核出现了染色质凝集,以及凋亡小体等现象。流式细胞术检测后发现MG-63细胞和SW480细胞凋亡比例增加,并且凋亡比例随松果菊苷浓度的增加而增大。5.Western blot实验中发现MG-63细胞和SW480细胞G1/S-CDK阻断剂和DNA合成的抑制剂p21Cip/WAF1的表达量升高,流式细胞术表明松果菊苷诱导MG-63细胞和SW480细胞周期阻滞。6.通过MTT实验和细胞克隆形成实验证明了松果菊苷阻断了MG-63细胞和SW480细胞的增殖,对其他的癌细胞:肺癌细胞(H446),宫颈癌细胞(He La),黑色素瘤细胞(M21),胰腺癌细胞(PANC1),前列腺癌细胞(PC3),肝癌细胞(SK-HEP-1),乳腺癌细胞(MCF7),没有较好的抑制作用。划痕实验表明松果菊苷抑制了MG-63细胞和SW480细胞的迁移和转移能力。7.计算机模拟技术得出以下结果:通过分子对接技术得到松果菊苷与MTH1能够有效的结合,确定了二者相互作用的基团以及氢键作用力;通过使用Discovery Studio软件中的ADMET模块对松果菊苷的药物动力学进行了预测。模拟实验结果表明松果菊苷的水溶性过高,肠道吸收较差,血脑屏障通透性高,,肠道吸收性较差,血浆蛋白结合率小于90%,可能会引起剂量依赖的肝损伤毒性。通过DS软件中的TOPKAT模块对松果菊苷的毒理性质进行了预测,主要考察了潜在发育毒性,致突变性和啮齿动物致癌性三种性质。结果表明松果菊苷没有潜在的发育毒性,对雄性小鼠可能会造成致癌性,没有致突变性。