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2024-07-29 作者:

中国肿瘤生物治疗杂志・http://www.biother.org 318・ Chin J Cancer Biother,Jun.2010,Vo1.17,No.3 DOI:10.3872/j.issn.1007-385X.2010.03.014 ・基础研究・ 多肽A28增强顺铂对结肠癌细胞株HCT一116的杀伤作用 张 军 ,谭诗云 ,陈建华 ,张剑 ,陈彩虹 (1.武汉大学人民医院消化内科,湖北武汉430060;2.武汉凯 泰新生物技术有限公司,湖北武汉430074) [摘要】 目的:探讨计算机辅助药物设计合成研发的特异性多肽A28增强顺铂对结肠癌细胞的杀伤效应。方法t以结肠 癌细胞HCT一116和人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)为实验对象,设定A28浓度为20 ixmoL/L,顺铂的浓度为10、30及90 ixmol/L。MTT法检测A28联合顺铂对HCT一116细胞和HUVEC细胞生长的影响,流式细胞 术检测A28联合顺铂对HCT一1 16细胞凋亡的影响。结果:顺铂浓度依赖性地抑制HCT一1 16细胞的增殖,A28显著增强顺铂 对HCT-116细胞增殖的抑制及致凋亡作用。A28联合10 ttmol/L顺铂对HCT一116细胞增殖的抑制率为(43.3±0.03)%,显著 高于单用顺铂组的(15.6±0.10)%(P<0.01);进一步提高联合用药的顺铂浓度(3O、90 I ̄mol/L)时,对HCT.116细胞增殖抑 制率与10 v.mol/L顺铂时没有显著差别(P>0.05)。A28联合1.1、3.3、10、3O或90 Ixmol/L顺铂时,HCT一116细胞的凋亡率 [(6.0±0.07)%、(14.5±0.03)%、(34.7±0.07)%、(37.3±0.08)%、(40.6±0.02)%]高于单用顺铂组[(5.1±0.06)%、 (8.3±0.02)%、(14.6±0.08)%、(19.8±0.07)%、(32.6±0.02)%](P<0.01)。10 txmol/L顺铂联合20 I ̄moL/LA28可以 有效杀伤HCT-116细胞,且对HUVEC的毒性作用较小。结论:多肽A28可提高顺铂对结肠癌细胞株HCT一116的杀伤效果, 减轻对正常HUVEC的毒性作用。 [关键词]结肠癌;顺铂;多肽;计算机辅助药物设计 [中图分类号] R735.3 5;R730.5 [文献标志码] A [文章编号] 1007.385X(2010)03-0318-04 Polypeptide A28 enhances cytotoxic effect of cisplatin on colon cancer cell line HCT.116 ZHANG Jun ,TAN Shi—yun ,CHEN Jian—hua ,ZHANG Jian ,CHEN Cai—hong (1.Department of Gastroenterology, Renmin Hospital,Wuhan University,Wuhan 430060,Hubei,China;2.Wuhan KatyGen Pharmaceuticals,Inc.Wuhan 430074,Hubei,China) [Abstract] Objective:To study the effect of polypeptide A28,which was designed by computer aided drug designing system,on the eytotoxic effect of cisplatin against colon cancer cells.Methods:Colon cancer cell line HCT一1 16 and hu— man umbilical vein endothelial cells(HUVEC)were used in the present study.The concentration of polypeptide A28 was 20/ ̄mol/L and those of eisplatin were 1 0.30 and 90 wmol/L.The effects of polypeptide A28 combined with eisplatin on the growth of HCT一1 16 and HUVEC cells were measured by MTT;their effects on the apoptosis of HCT・1 16 cells were ex・ amined by flow cytometry.Results:Cisplatin dose—dependently inhibited proliferation of HCT一1 16 cells:A28 further en- hanced the inhibitory effect of cisplatin on HCT一1 16 cells and increased apoptosis induction effect of cisplatin on HCT--1 16 cells,with the growth inhibition rate of the combination group being(43.3±0.03)%,which was signiifcantly higher than that ofthe cisplatin single group(15.6±0.10)%(P<0.01).In combination group,when cisplatin concentrations (30,90 trmol/L)were increased,the inhibitory effects on HCT.1 1 6 cells were not increased compared with the 10  ̄mol/L cisplatin combination group(P>0.05).A28 combined with cisplatin(1.1,3.3,10,30,or 90 ̄mol/L)in. duced apoptosis of more HCT・1 16 cells than cisplatin single group did(P<0.01).Csplatin at 10 Ixmol/L combined with A28 at 20/. ̄mol/L effectively killed HCT一1 16 cells,whereas with less toxic effect on HUVEC cells.Conclusion:Polypep. tide A28 can enhance the cytotoxic effect of cisplatin on colon cancer cell line HCT一1 1 6 and decrease its lethal effect on HIIVEC. [作者简介]张军(1981一)男,山东省青岛市人,硕士生,主要从事消化道肿瘤治疗方面的研究。E-mail:zhangjun0532027@126.com [通信作者] 谭诗 ̄-(TAN Shi-yun,co ̄esponding author),E-mail:tanshiyun@medmail.con.cn;陈建华(CHEN Jian—hua,corresponding author), E・mail:chenjianhua@katygenpharma.com。 为共同通信作者 张军,等.多肽A28增强顺铂对结肠癌细胞株HCT一116的杀伤作用 [Key words] colon cancer;cisplatin;polypeptide;computer aided drug design [Chin J Cancer Biother,2010,17(3):318-321] 结肠癌是临床上常见的恶性肿瘤,在世界范围 同孵育,每个浓度设3个复孔,同时设立不加药物的 内其发病率高居第3位,病死率高居前列¨j。肿瘤 治疗的方法虽不断发展与更新,但是结肠癌的治疗 方法亟待进一步完善 j。铂类制剂中的顺铂(cispl— atin,DDP)对结肠癌有明显的治疗效果,但因其毒 性作用较大使其应用受到了一定的限制 。本课 空白对照。继续培养24 h,弃孔内液体,每孑L加入 200 l M1TI1(质量浓度为0.5 mg/m1),培养4 h,弃 孔内液体,加入200 p.1 DMSO。振荡10 min后酶标 仪测光密度(D 。),按公式计算细胞增殖抑制率。 细胞增殖抑制率(%)=(对照组D 一实验组 题前期通过计算机辅助药物设计合成的抗肿瘤凋亡 多肽A28有增加顺铂类化疗药物抗肿瘤敏感性的 特性 。研究。。 表明,A28多肽包含一特殊N2结 构域(SH2SH3SH2结构域),该结构域能增加宫颈 癌HeLa细胞对顺铂的敏感性。本实验以结肠癌细 胞HCT一116和人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)为研究对象,初步探 讨特异性多肽A28对顺铂抗结肠癌细胞的增强效 果 1材料与方法 1.1主要材料 结肠癌HCT一1 16细胞株购自中国科学院上海 细胞库,属低分化腺癌细胞系。人脐静脉内皮细胞 株HUVEC购自武汉大学中国典型培养物保藏中 心。Annexin V—FITC/PI凋亡检测试剂盒购自美国 Blender公司。特异性多肽A28购自武汉凯泰新生 物技术有限公司,顺铂购自美国Sigma公司。 1.2细胞培养和实验分组 HCT.1 16细胞、HUVEC细胞在含l0%小牛血 清的RPMI 1640培养基中于37 cC、5%CO2孵箱中 孵育。实验时取对数生长期细胞。通过先期实 验 发现,A28对HeLa细胞的IC50为20 Ixmol/L。 本实验中A28与顺铂联合应用时选择作用浓度为 20[ ̄mol/L。 实验分3组:顺铂(I组)、顺铂+A28(1I组)及 HUVEC对照组,I组与Ⅱ组顺铂均设定同样的终浓 度梯度(1.1、3.3、l0、30及90 pmlol/L),对照组加入 10 Ixmol/L Jl质铂+20 p ̄mol/L A28、20 p,mol/L A28+ 90 panol/L顺铂和90 p ̄mol/L』颐铂。 1.3 MTT法检测药物对细胞生长的抑制率 收集对数生长期HCT一116细胞和HUVEC细 胞,以2 X 10 个/ml的密度接种细胞于96孔培养 板,每孑L加入200 txl。孵育24 h后,铺有HCT一116 细胞加入预设浓度顺铂或顺铂+A28共同孵育,铺 有HUVEC细胞加入预设浓度顺铂+A28或顺铂共 D啪)/ ̄,1N组D 57( 1X 100%。 1.4流式细胞术检测细胞凋亡率 取对数生长期的HCT-1 16细胞,以1 X 10。/ml 的密度接种于6孔培养板,孵育24 h,弃培养液,加 入预设浓度的顺铂和顺铂+A28共同孵育24 h,收 集各组培养悬浮细胞和用胰酶消化的细胞, 1 500×g离心10 rain,弃上清。预冷PBS洗涤细胞 2次,并将细胞重悬于195 t*1的结合缓冲液中,加入 5 Ixl Annexin V—FITC,室温、避光反应10 min,加入5 l PI混匀,室温、避光反应5 rain。筛网过滤后,上 机检测细胞凋亡率。 1.5统计学处理 所有结果数值均用 4-S表示,用SPSS11.0软 件进行统计分析,多个样本之间的比较采用单因素 方差分析,两组间比较采用t检验,P<0.05表示差 异有统计学意义。 2结 果 2.1 A28促进顺铂对HCT一1 16细胞增殖的抑制 实验结果显示,联合用药组对HCT一1 16细胞增 殖的抑制率随着顺铂浓度的增加而增加,浓度1.1、 3.3、10、30及90 txmol/L时其抑制率为(8.8 4- 0.04)%、(15.7±0.06)%、(43.3±0.03)%、 (46.4±0.04)%及(47.6 4-0.02)%,其抑制率高于 单用顺铂组的抑制率[(5.8 4-0.08)%、(10.9 4- 0.08)%、(15.6±0.10)%、(24.4 4-0.06)%及 (36.0 4-0.01)%]。值得注意的是联合用药组中 A28浓度20 ̄mol/L与顺铂浓度为10、30及9O p ̄mol/L联合应用时,其对HCT—ll6细胞增殖的抑 制已进入平台状态。 2.2 A28促进顺铂对HCT一1 16细胞的致凋亡作用 实验结果(图1,表1)显示,联合用药组当顺铂 浓度为3.3、l0、30及90 I.zmol/L时的凋亡率高于单 用顺铂组(P<0.O1)。联合用药组中顺铂浓度为 l0、30及90 ̄xmoL/L的3亚组对HCT—ll6细胞的凋 亡率间差异无统计学意义(P>0.05,见表1)。 中国肿瘤生物治疗杂志,2010年6月,17(3) 2.3 A28和顺铂单用或联用对HUVEC细胞的毒 胞的作用效果,10 p ̄mo]/L顺铂+20 ̄mo]/L A28 性作用 时HCT一116的抑制率已高达(43.3±0.03)%>.蜀 oIl— 《 ,而 实验结果显示,顺铂10 txmol/L+20 p ̄mol/L 该剂量对正常HUVEC的毒性抑制却很低;如将顺铂 A28、顺铂90 p.mol/L+20 p ̄mol/L A28、顺铂90 浓度增加到90 p ̄_【 E0_mol【 /L时,对肿瘤细胞的抑制还在 一 10_【 舀一 p.mol/L对人正常HUVEC细胞增殖的抑制率分别 同一水平[抑制率为(47.6±0.02)%],但对正常 为(8.7 4-0.02)%、(47.2±0.05)%、(35.2 4- HUVEC的毒性却大大增加。 0.07)%。对照A28联合顺铂对HCT.116结肠癌细 表1不同浓度顺铂和A28联合作用对HCT-116细胞凋亡的影响(X± ,%) Tab.1 Effects of different concentrations of cisplatin combined with polypeptide A28 on apoptosis of HCT・116 celsl( ̄±s,%) JP<0.05. P<0.Ol w cisplatin A B 2 0.4% l2 2% 2 5%  l;一叠 0 誊.  ● -0 . ●● 雹羔 )・l%, 弛 曩 图1 A28联合顺铂诱导HCT・116细胞凋亡 Fig.1 Cisplatin combined with polypeptide A28 induced apoptosis of HCT・116 cells A:Ctrl;B:3.3 p ̄mol/L DDP;C:3.3 p ̄mol/L DDP+20 p.mol/L A28 3讨论 分子动力学模拟、结合自由能预测、能量分子模拟、 结合合成等步骤_5 合成的多肽。并证实A28能增 顺铂是一类通过与DNA链形成链内与链间的 加宫颈癌HeLa细胞对顺铂的敏感性 。 交叉结合,从而干扰DNA的合成,导致细胞周期阻 本实验中,单用顺铂1.1、3.3、10 I ̄mol/L时,对 滞并诱导肿瘤细胞发生凋亡,以达到杀伤肿瘤细胞 HCT一116细胞的抑制率仅为(5.8 4-0.08)%、 的作用 j。尽管顺铂治疗肿瘤效果显著,但因其有 (10.9±0.08)%、(15.6±0.10)%,HCT・116细胞 严重的毒性作用,如剧烈的恶心、呕吐、骨髓抑制、肾 凋亡率仅为(5.1 4-0.06)%、(8.7 4-0.02)%、 脏损伤和神经毒性等 ,从而限制了其临床广泛 (14.6±0.08)%;当顺铂增加为90 i.Lmol/L时,对肿 应用。如何增强抗癌药物对肿瘤组织的特异性而减 瘤细胞抑制率增至(36.0 4-0.O1)%,HCT.116细胞 少其毒性作用是近年来研究热点。 凋亡率增至(32.6 4-0.02)%。显而易见,高浓度顺 计算机辅助药物设计(computer aided drug 铂抗肿瘤作用显著优于低浓度顺铂,但是不良反应 design,CADD)是近年兴起的研发新药的一种崭新 明显加重。联合用药后,联合用药组对肿瘤细胞 技术_l 。此技术是基于蛋白质相互作用可快速便 HCT-116增殖的抑制率及HCT一116细胞凋亡率明 捷地寻找抗癌药物 。特异性抗癌多肽A28正是 显优于单用顺铂各组,提示A28可以明显增加顺铂 采用此项技术,经过蛋白质同源模建、蛋白质对接、 的敏感性。Michod等 发现RasGAP的一个特殊的 张军,等.多肽A28增强顺铂对结肠癌细胞株HCT一1 16的杀伤作用 ・321・ N2结构域(即SH2SH3SH2结构域)厶匕15描J-El加肿瘤细 胞对顺铂类化疗药物敏感性。Miehod等¨ 还发现 N2结构域是一段包含10个氨基酸的序列,该序列 通过融合一种具有细胞膜穿透能力的多肽TAT_1 , 在此基础上合成的一种具有增敏作用且易穿透细胞 膜的多肽一TAT—RasGAPⅢ ,该多肽显著增强肿瘤 细胞对基因毒类化疗药物的敏感性。 本研究中使用的A28包含了该结构域的一段 氨基酸序列,N2结构域中的SH3结构域可以与 G3BP(GAP SH3.binding protein)发生特异性的结 合,从而调控细胞的生长进程。Guitard等 。。发现 G3BP在某些肿瘤细胞如结肠腺癌、乳腺癌、头颈部 肿瘤中会过度表达,特异性抗肿瘤多肽A28具有针 对肿瘤细胞特有的靶向能力。通过其作用G3BP靶 点诱导肿瘤细胞凋亡,从而与顺铂发生协同作用和 增敏作用。目前特异性多肽TAT—RasGAPⅢ 能够 增加肿瘤细胞对基因毒类化疗药物的敏感性的具体 分子机制仍在进一步研究中,Michod等 发现特异 性多肽TAT—RasGAP 增敏作用的发挥需要P53 来协助完成,P53通过DNA依赖蛋白激酶来磷酸化 NH2端以保持其对DNA损伤的敏感性 。 本实验还发现,当顺铂仅为10 ̄moWL时,联合 用药组抑制率和凋亡率急剧上升,达到了(43.3± 0.03)%和(34.7±0.07)%。当继续增加顺铂浓度 至30、90 ̄moWL,其对肿瘤细胞的抑制进人平台 期,但其毒性作用却大幅增加。浓度10 p.inol/L顺 铂+20 I, ̄moL/LA28对正常HUVEC细胞增殖的抑制 率为(8.7±0.02)%,远低于顺铂90 Ixmol/L和20 Ixmol/L A28+90 ixmol/L JIb ̄, ̄fl对HUVEC细胞增殖 的抑制率[(35.2±0.07)%和(47.2±0.05)%] (P<0.01)。由此可见联合用药时,顺铂浓度达到 一定量后其抗肿瘤作用进入平台状态,此时若盲目 增加顺铂剂量其抗肿瘤作用增加并不明显,但其毒 性作用却大幅增加。本实验提示,A28可能是一种 较理想的铂类化疗药物的增敏剂,10 mol/L J1 ̄ ̄13 与20 txmol/L A28合用,可以达到最大杀伤肿瘤细 胞效果,但毒性作用较小。综上所述,A28多肽类药 物具有潜在的临床应用价值。 [参考文献] [1] Monzon FA,Ogino S,Hammond ME,Halling KC,Bloom KJ, Nikiforova MN,et a1.The role of K-Ras mutation testing in the management of patients with metastatic colorectal cancer[J]. 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本文标签: 多肽A28增强顺铂对结肠癌细胞株HCT116的杀伤作用