基于TCMSP 抗肿瘤中药小分子EGFR-TKI 的研究

刘志强，王博龙

（宜春学院化学与生物工程学院，江西，宜春 336000）

表皮生长因子受体（Epidermal Growth Factor Receptor，EGFR）是原癌基因c-erbB1编码表达的一种酪氨酸激受体[1]，广泛分布在人类各种肿瘤细胞中，其过度表达或自我激活能促进肿瘤增殖、血管生成、侵袭和转移[2-3]。研究证明[4-5]，EGFR功能的异常，能导致卵巢癌、非小细胞肺癌、鼻咽癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤的发生发展。随着肿瘤分子生物学和靶向药物研究的深入，表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（Epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitor，EGFR-TKI）类药物已成为肿瘤治疗的研究热点[6]。2003年，美国 FDA批准第一代EGFR-TKI吉非替尼上市，推荐它为晚期非小细胞肺癌治疗的一线标准药物之一[7-8]。此外，厄洛替尼、埃克替尼、拉帕提尼以及单抗类EGFR-TKI药物也取得了令人满意的临床抗肿瘤疗效[9]。

尽管EGFR-TKI的出现使过去许多不能治疗的恶性肿瘤得到了有效控制，但现存药物仍存在毒副作用以及耐药性等问题，因此开发新一代高效低毒的EGFR-TKI势在必行。中医药抗肿瘤具有效果好、安全、副作用小等优点，从传统中药提取抗肿瘤有效成分已经得到国际认可[10]。已知首次被报道的中药小分子EGFR-TKI是槲皮素和金雀异黄酮（染料木黄酮），两者除具有抑制 EGFR作用外，还能通过其他多种机制抑制肿瘤细胞增殖[11]。此后，任伟光等[12]发现艾叶乙酸乙酯提取物中芹菜素、棕矢车菊素、木犀草素、槲皮素等成分具有抑制EGFR激酶的活性。本研究基于中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）挖掘中药小分子EGFR-TKI，运用反向分子对接技术对中药小分子进行靶点预测性验证，并系统阐述中药小分子EGFR-TKI的研究现状，为进一步研究中药小分子EGFR-TKI提供线索与参考。

1 材料与方法

1.1 服务器与软件

（1）中药系统药理学数据库与分析平台TCMSP（http: // ibts. hkbu. edu. hk/ LSP/ tcmsp.php）。TCMSP是由西北农林科技大学开发的中药系统药理学数据库和分析平台，其通过文献挖掘和数据库整合，得到500味常用中药、30069个中药化合物的药物代谢动力学、药物化学和药物-靶标蛋白网络-疾病网络的基本信息[13]。（2）反向分子对接服务器 DRAR-CPI（https: // cpi. bio-x. cn/ drar/）。DRAR-CPI是上海交通大学Bio-X研究所杨轮博士等[14]采用的 DOCK中的算法，通过重叠球体定义受体分子潜在结合位点，将药物分子与多个蛋白结合位点进行反向对接服务器，主要用于药物−靶蛋白相互作用的模拟研究。服务器采用Z变换将对接分数Docking scores变换为综合分数Z'-score，以提高模拟表示准确性，规定Z'-score＜-0.5时化合物与靶点有潜在结合的可能性。

1.2 研究方法

挖掘TCMSP中以EGFR为靶点的中药小分子化合物，将标注为“Validated”的已验证中药小分子统一保存为 mol2格式。查阅相关文献与数据库核对化合物 CAS号码与结构等基本信息，确保分子准确无误。在DRAR-CPI服务器进行反向分子对接，研究筛选化合物能否与EGFR结合成功，以及两者结合强度如何，并与吉非替尼进行比较分析。

2 结果

2.1 中药小分子EGFR-TKI的挖掘

TCMSP数据库包含的 EGFR-TKI且标注为“Validated”的已验证中药小分子共有7个，其基本信息见表1。

表1 中药小分子基本信息Table 1 Information of small molecules from Chinese medicine

2.2 靶点预测

首先以已上市的EGFR-TKI吉非替尼为标准进行在DRAR-CPI服务器反向分子对接，观察吉非替尼与EGFR的结合分数，结果如图1、表2所示，两者结合强度良好（为-1.12227）。然后以挖掘得到的 7个中药小分子 EGFR-TKI为研究对象，在DRAR-CPI进行反向分子对接，试验结果显示木犀草素、槲皮素、金雀异黄酮、表没食子儿茶素没食子酸酯、漆黄素5种中药小分子EGFR-TKI在DRAR-CPI服务器可以与EGFR靶蛋白结合，且符合服务器规定的＜-0.5要求，而烟碱、N-反式-对香豆酰酪胺 2种中药小分子与EGFR靶蛋白结合，Z'-score≥-0.5，不符合服务器规定要求。7种中药小分子按Z'-score排名见表2。7种中药小分子与EGFR靶蛋白三维模拟结合见图2～8。虽然吉非替尼结合分数没有前5种中药小分子高，但由于反向分子对接仍处于初级阶段，加上药物在体内的实际代谢过程十分复杂，故5种中药小分子与EGFR结合强度以及抗肿瘤效果，仍需大量实验进一步验证。

图1 吉非替尼与EGFRFig.1 Gefitinib and EGFR

图2 木犀草素与EGFRFig.2 Luteolin and EGFR

图3 漆黄素与EGFRFig.3 Fisetin and EGFR

表2 反向分子对接结果Table 2 The results of reverse molecular docking

图4 金雀异黄酮与EGFRFig.4 Genistein and EGFR

图5 表没食子儿茶素没食子酸酯与EGFRFig.5 Epigallocatechin-3-gallate and EGFR

图6 槲皮素与EGFRFig.6 Quercetin and EGFR

图7 N-反式-对香豆酰酪胺与EGFRFig.7 n-Coumaroyltyramine and EGFR

图8 烟碱与EGFRFig.8 Nicotine and EGFR

2.3 结果分析

已知类药性（Drug-likeness，DL）是指分子包含的化学结构与大多数药物有相似的物理特征。据报道[13]，一般DL＞0.18时具有良好的成药性，而口服利用度（Oral bioavailability，OB）＞30%的分子具有较好的成药可能。另外，根据Lipinski成药性原则可知化合物的分子量（Molecular Weight，MW）小于500Da，脂水分配系数对数AlogP在-2到5之间，最有可能成为口服药物。表3为反向分子对接结果 Z'-score＜-0.5的 5种中药小分子EGFR-TKI药物代谢动力学相关参数，由表可知除金雀异黄酮OB稍低外，均符合以上成药性规则，说明5种中药小分子均有较好的开发利用前景。

表3 药物代谢动力学参数表Table 3 Pharmacokinetic parameters

3 讨论

本研究对TCMSP中30069个中药化合物进行发掘整理，发现其中木犀草素、槲皮素、金雀异黄酮、表没食子儿茶素没食子酸酯、漆黄素、烟碱、N-反式-对香豆酰酪胺等7种小分子具有抑制EGFR的作用。进一步用DRAR-CPI服务器对其进行预测验证，发现木犀草素、槲皮素、金雀异黄酮、表没食子儿茶素没食子酸酯、漆黄素5种中药小分子与EGFR结合强度较好。木犀草素为黄酮类化学物质，具有抗肿瘤、抗菌消炎、保护心脏等多种药理作用[14-15]。隋佳琪[16]用 Western blot法检测木犀草素对表皮生长因子（Epidermal growth factor，EGF）诱导的EGFR蛋白磷酸化水平，结果表明EGF能明显促进 EGFR蛋白磷酸化水平，而木犀草素能够显著地抑制 EGF诱导的EGFR磷酸化。洪专[17]通过体内、外研究发现，木犀草素不仅能够下调L858R/T790M突变型EGFR磷酸化水平，还能够抑制HSP90蛋白伴侣的活性，从多个靶点促进EGFR继发突变型肺癌细胞的凋亡，表明木犀草素具有治疗EGFR继发T790M突变型非小细胞肺癌的可能。

槲皮素因具有止咳、抗炎、抗氧化、治疗肿瘤的作用[18-19]日益受到人们的重视。吴波等[20]发现槲皮素和大黄素对VEGFR、FGFR、EGFR等蛋白活性有显著的抑制作用；向廷秀等[21]发现槲皮素能下调HSP70和EGFR的表达，抑制胃癌细胞的生长，呈时间剂量依赖性；李士坤等[22]的研究表明槲皮素可下调作为肿瘤细胞恶性程度生物学指标的PCNA，EGFR，VEGF，c-myc的表达，对人食管癌Eca-109细胞具有诱导分化效应。以上研究均证实槲皮素具有良好的EGFR抑制作用。目前，关于金雀异黄酮抗肿瘤药理研究也有了一定进展。袁江兰[23]等AUTODOCK 3.05分子对接软件探究了金雀异黄酮与EGFR的相互作用机制，结果表明两者结合自由能为-31.2 kJ/mol可发生强烈的相互作用，而试验[24]也证实了金雀异黄酮可通过抑制EGFR的磷酸化，进而阻止肝癌细胞的增殖。

大量研究[25]表明表没食子儿茶素没食子酸酯作用的抗肿瘤靶点很多，例如各种受体、酶和细胞因子等，其中EGFR、VEGFR是其最重要的抗肿瘤靶点之一。陈丽莉等[26]发现表没食子儿茶素没食子酸酯可通过影响膜受体EGFR、67LR引起下游一系列信号转导级联反应抑制肿瘤细胞增殖。漆黄素又名非瑟酮，可通过诱导凋亡、影响信号通路转导、抑制增殖、抑制迁移和侵袭等方面发挥抗肿瘤作用。研究表明漆黄素抑制肿瘤细胞的COX-2、Wnt、EGFR通路，诱导肿瘤细胞凋亡并抑制结肠癌的生长[27]。以上文献说明表没食子儿茶素没食子酸酯和漆黄素作为中药小分子 EGFR-TKI抗肿瘤作用显著。

以上报道与本研究结果相互补充，表明木犀草素、槲皮素、金雀异黄酮、表没食子儿茶素没食子酸酯、漆黄素等中药小分子EGFR-TKI能直接或间接抑制EGFR的表达，从多个靶点、多种途径抑制肿瘤细胞的生长和扩散，具有良好的抗肿瘤效果。同时也表明利用中药小分子开发新一代多靶点EGFR-TKI具有广阔的前景。

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