天然抗肿瘤药物筛选方法的研究进展

2014-08-15郭婷

生物技术世界 2014年9期

郭婷

(渭南职业技术学院陕西渭南 714000)

肿瘤是一种细胞克隆性异常增生病变,严重威胁人类生命健康,恶性肿瘤致死率极高。寻找抗肿瘤的方法与药物,彻底治愈癌症,是所有人类的梦想。天然药物具有多种活性成分,部分天然药物已被证实具有抗肿瘤效果,相较于放化疗等其它疗法,在改善患者生命质量、延长生存期、减轻临床症状均具有一定的比较优势。有统计资料表明,现有的抗癌药物中,约有50%～60%活性成分来源于天然产物,而全世界仅有6%的高等植物经过筛选,仅有10%的药用植物经过现代药理学研究,天然药物具有巨大的挖掘潜力。如何提高天然抗肿瘤药物筛选效率是目前亟待解决的问题,本文对此进行概述。

1 体内筛选法

体内筛选是抗肿瘤药物应用于临床之前的必经实验阶段,大量的实验与临床实验表明,天然或合成药物对鼠移植肿瘤疗效与对人体内肿瘤疗效密切相关[1]。在上世纪中叶,常用的体内肿瘤筛选模型包括S180、腺癌755、L1210、W256等,而后相继提出了P388、结肠癌C38、白血病L1210等移植模型,可以说人类探索不同肿瘤体内移植筛选模型的进程从未停止。体内筛选具有肿瘤移植成功率高、实验对象量大、模型质控水平较高、肿瘤活性强敏感度高等诸多优点。

现阶段我国常采用的体内肿瘤筛选模型包括S180、白血病L1210、艾氏癌腹水型等,三种筛选模型均经过十数年甚至数十年的临床验证,模型构架已较成熟,三者联合共同筛选,有助于降低漏筛几率,降低假阴性率。部分实验技术较先进的西方国家,如美国,采用人癌细胞体外筛选而后移植筛选法。人体肿瘤细胞移植明显更符合实验初衷,一般采用裸鼠移植,降低筛选难度,便于观察,但实验周期长,对移植、培养技术要求更高,大规模应用尚有待时日。

2 体外筛选法

近年来,生物细胞学、分子生物学、分子药理学等学科飞速发展,为体外筛选抗肿瘤药物奠定了基础。体外筛选法用材少、实验速度快、重复性好、对开展的条件要求较低、所需时间短,是一种较为理想的初筛方法,上文提到美国抗癌协会便应用人体肿瘤细胞体外检测进行初步筛选。但应注意的是体外环境与体内环境存在较大差异,肿瘤特性可能发生较大变化,易出现假阳性,且无法证明药物组织特异性。目前较成熟的体外筛选技术包括KB细胞法、人肿瘤细胞克隆测定法、短期药敏试验法、结晶紫染色测定法等。

3 靶点筛选法

靶点筛选法是一种筛选理念,以肿瘤细胞生长、增殖、凋亡等整个生理活动中起特异性作用的变化或物质作为靶点,对应用天然药物后靶点变化进行分析筛选。目前,常用的靶点筛选法包括端粒酶活性靶点筛选法、DNA拓扑异构酶靶点筛选法、微管蛋白筛选法、新生血管筛选法、细胞信号传递通路筛选法。

端粒是真核细胞染色中维持细胞完整性与复制能力的特殊结构,端粒酶是一种特殊的扭转录酶,是肿瘤细胞生物活性重要表达。DNA拓扑异构酶在细胞NDA复制、基因转录、有丝分裂等代谢过程中起到重要作用,若NDA拓扑异构酶正常结构遭到破坏,可引起细胞凋亡,是筛选抗肿瘤成分重要靶点。目前,常用的抗癌药物喜树碱、吖啶类化合物、鬼臼毒素类化合物、多柔比星等大多以DNA拓扑异构酶相关筛选模型筛选而来。微管是真核细胞骨架重要构成,参与细胞形态形成与维持、细胞内运输、纤毛运动、细胞分裂等多种细胞功能,微管蛋白已成为抗癌天然药物筛选重要靶点。目前,通过影响微管蛋白抗癌的药物主要包括围微管类药物、抑制微管蛋白聚合类药物都通过影响微管蛋白,抑制肿瘤细胞有丝分裂。肿瘤新生血管一定程度上代表肿瘤生长与分裂速度、侵害性,通过抑制肿瘤新生血管遏制肿瘤生成、转移是一种新的抗肿瘤思路,血管内皮生长因子、酪氨酸激酶受体在新生血管生成中发挥重要重要作用。以新生血管为靶点,直接镜下观察,联合监测血管内皮生长因子、酪氨酸激酶受体水平,是一种新的天然药物筛选思路,但该技术尚不成熟。细胞的生殖、分化、凋亡均具有特定的内外信号通路,肿瘤细胞活动信号通路与正常细胞存在较大差异,通过研究这些通路,可判断药物对肿瘤细胞活动的影响。

4 诱导筛选法

部分药物具有诱导肿瘤细胞凋亡、分化的功效,后者是抗肿瘤重要机制,为治疗恶性肿瘤提供了新思路、新途径。细胞凋亡是一种细胞自发性凋亡,其具体机制尚不明晰,但必定与基因有关。细胞凋亡过程异常复杂,主要过程包括细胞质浓缩、微粒消失、细胞核崩裂、细胞膜皱缩、NDA分裂等。细胞生殖、分化、凋亡是一个系统性过程,恶性细胞以恶性生长分裂为主要特征,但仍存在凋亡机制,许多抗癌药物通过产生细胞凋亡信号诱导恶性肿瘤细胞凋亡。恶性肿瘤以恶性生长分裂为主要特性,其分化速度明显加快,可影响正常细胞功能,诱导细胞分化的目的不在于杀伤恶性肿瘤细胞,而是为了降低恶性肿瘤恶性特征,降低其侵袭性,降低其损害。