基本信息
- 项目名称：
- 神经激肽受体拮抗剂对三种白血病细胞生长的抑制作用及其机制研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 神经激肽受体是G蛋白偶联受体家族成员，其内源性配体在体内参与调节多种生理活动。本项目拟选用人慢性粒性白血病细胞K562，人急性粒性白血病细胞HL-60和小鼠红白血病细胞MEL来研究神经激肽受体拮抗剂SR48968、SR140333的抗肿瘤作用及作用机制探讨。该类拮抗剂作为抗肿瘤药物研究未见报道，由于神经激肽受体在某些肿瘤中高表达，而拮抗剂在体内有明确的结合靶点，有可能发展为一类新的抗癌药物。
- 详细介绍：
- 速激肽是一种在体内具有多种生理活性的神经肽，通过与体内的神经激肽受体结合而发挥一系列生理或病理调节作用。神经激肽受体是G蛋白偶联受体家族的成员,目前国际上药物研究常规靶点。近半个世纪的研究，神经激肽受体的拮抗剂已经从第一代、第二代具有较大副作用且易降解的肽类拮抗剂发展到了第三代具有高亲和性和高选择性的非肽类的化合物。其中的代表是由法国Sanofi-Synthelabo公司合成的SR140333（神经激肽受体1的拮抗剂），SR48968（神经激肽受体2的拮抗剂），该拮抗剂已经进入临床二期的治疗哮喘的研究。 目前研究发现神经激肽受体在一些肿瘤组织（如乳腺癌和结肠癌）中的表达发生了明显的上调，而拮抗剂在体内有明确的结合靶点，因此我们设想拮抗剂是否具有抗肿瘤的作用？经文献检索发现目前仅有几篇报道SR140333在乳腺癌和结肠癌细胞的作用，还未发现文献报道SR140333对白血病生长的作用。也未发现关于SR48968对各种肿瘤，包括白血病生长的作用。而白血病又是一类严重危害人类健康的疾病，在儿童及35岁以下青年人中的死亡率中占第1位。因此本项目拟重点研究神经激肽受体的第三代拮抗剂SR140333和SR48968对三种白血病细胞的作用，并对其作用的机制进行初步的探讨。 本文选用人慢性粒性白血病细胞K562，人急性粒性白血病细胞HL-60和小鼠红白血病细胞MEL为研究对象，研究SR140333和SR48968对三种白血病细胞生长的作用。通过MTT实验和光学显微镜观察发现SR48968和SR140333对三种白血病细胞均具有剂量和时间依赖的抑制作用。SR140333对三种白血病的抑制作用强弱有选择性，其抑制效果明显没有SR48968对三种白血病的抑制效果强。通过Hoechst 33342荧光染色实验发现SR48968抑制白血病细胞的生长有可能是通过诱导细胞发生凋亡进行的。进一步通过流式细胞术分别检测细胞周期和细胞凋亡发现，SR48968主要是通过将白血病细胞阻滞在细胞周期的G0/G1期，同时诱导白血病细胞发生凋亡来达到抑制细胞增殖的效果。通过蛋白组学研究技术发现SR48968在抑制白血病细胞增殖和诱导其凋亡的过程中引起了部分蛋白出现了表达水平的上调或下调。本项目的研究结果将有助于进一步深入系统研究神经激肽受体与肿瘤发生、发展的关系，后续深入系统的研究将对临床肿瘤的诊治工作提供新的研究思路和研发新的抗癌药物。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 神经激肽受体的拮抗剂是目前国际上进行药物研究的常规靶点，而在一些肿瘤组织中神经激肽受体的表达明显升高，那么神经激肽受体的拮抗剂能否作为新型抗肿瘤药物？前期工作发现拮抗剂对白血病细胞生长有抑制作用，本项目以3种白血病细胞为模型，选用第三代神经激肽受体的拮抗剂SR48968 和SR140333，利用细胞生物学、分子生物学和蛋白质组学技术对神经激肽受体拮抗剂的抗癌作用及其作用机制进行初步探讨。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目是原始创新研究，未有文献报道相关抗肿瘤作用。神经激肽受体第三代拮抗剂SR48968对3种白血病细胞具有显著的抗肿瘤作用，作用机制可能是诱导细胞凋亡。 基础研究方面，可了解神经激肽受体与肿瘤发生发展的关系，在实际应用方面可开发为新一代的抗肿瘤新药。 蛋白组学研究找到的差异蛋白有可能成为临床肿瘤诊断和治疗中新的、潜在的靶点。 结果已申报国家专利2项，见附件。
应用价值和现实意义
- 目前绝大多数常用化疗药物如：顺铂、5-氟尿嘧啶、博来霉素、长春新碱等，虽然有较好疗效却缺乏选择性抗肿瘤作用，因此化疗的毒副作用较大，不能使病人的治疗达到预期的效果。由于本项目研究重点SR48968为神经激肽受体的第三代选择性拮抗剂，分子量小，有明确的作用靶点，可提高治疗的灵敏度，减轻毒副作用。本实验如果成功，可能为临床肿瘤的治疗提供新的药物，减轻病人的痛苦，更好地达到治疗的目的。
学术论文摘要
- 本文选用人慢性粒性白血病细胞K562，人急性粒性白血病细胞HL-60和小鼠红白血病细胞MEL为研究对象，研究SR140333和SR48968对三种白血病细胞生长的影响。通过MTT实验和光学显微镜观察发现SR48968和SR140333对三种白血病细胞均有抑制作用，且与剂量和时间呈正相关。SR140333对三种白血病的抑制作用强弱有选择性，且抑制效果明显没有SR48968对三种白血病的抑制效果强。通过Hoechst 33342荧光染色实验发现SR48968抑制白血病细胞的生长有可能是通过诱导细胞发生凋亡进行的，进一步通过流式细胞术分别检测细胞周期和细胞凋亡发现，SR48968主要是通过将白血病细胞阻滞在细胞周期的G0/G1期，同时诱导白血病细胞发生凋亡来达到抑制细胞增殖的效果，通过蛋白组学研究技术发现SR48968在抑制白血病细胞增殖和诱导其凋亡的过程中引起了部分蛋白出现了表达水平的上调或下调。本文的研究结果将有助于进一步深入系统研究神经激肽受体与肿瘤发生发展的关系，后续深入系统的研究将对临床肿瘤的诊治工作提供新的思路和潜在的药物。
获奖情况
- 1.获2011年省“大学生科技创新项目”支持。 2.2011年省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。 3.申报国家发明专利两项。 4.发表学术论文一篇。
鉴定结果
- 拮抗剂SR48968显著抑制三种白血病细胞增殖，且效果强于SR140333。其抑制细胞增殖作用机制，可能是诱导细胞凋亡。蛋白组学分析药物处理前后有一百多个差异蛋白点，需要进行鉴定和功能研究。
参考文献
- [1] 郝希山. 肿瘤学，2010，北京：人民卫生出版社. [2] Singh D, shi DD, Hameed M et al. Increased expression of preprotachykinin-I and neurokinin receptors in human breast cancer cells: implications for bone marrow metastasis. Proc Natl Acad Sci U S A, 2000, 97:388-393. [3] Pennefather JN, Lecci A, Candenas ML, et al. Tachykinins and tachykinin receptors: a growing family. Life Sciences, 2004, 74: 1445-1463. [4] Fukuhara S, Mukai H, Kako K, et al. Further identification of neurokinin receptor types and mechanisms of calcium signaling evoked by neurokinins in the murine neuroblastoma C1300 cell line. J Neurochem, 1996, 67:1282-1292. [5] Pagán B, Isidro AA, Coppola D, et al. Effect of a neurokinin-1 receptor antagonist in a rat model of colitis-associated colon cancer. Anticancer Res, 2010 , 30:3345-3353. [6] Huang WQ, Wang JG, Chen L et al. SR140333 counteracts NK-1 mediated cell proliferation in human breast cancer cell line T47D. J Exp Clin Cancer Res, 2010, 29:55.
同类课题研究水平概述
- 本项目选用人慢性粒性白血病细胞K562，人急性粒性白血病细胞HL-60和小鼠红白血病细胞MEL 三种白血病细胞为研究对象，研究神经激肽受体的拮抗剂（SR48968、SR140333）对白血病细胞生长的影响及作用机制的探讨。 神经激肽受体是G蛋白偶联受体家族的成员,有三种亚型，分别为神经激肽受体1、2、3,这些受体在体内分布不同。神经激肽受体的内源性配体为速激肽，目前已鉴定出40多种。 由于神经激肽受体的序列已经明确，加之神经激肽受体的内源性配体速激肽在体内参与了多种生理活性的调节，因此神经激肽受体的拮抗剂目前已成为许多制药公司的研究热点。神经激肽受体拮抗剂的研究始于1965年，第一代拮抗剂从改变速激肽氨基酸入手，以右旋氨基酸取代的多肽，但其作用弱，选择性低，且有神经毒性和释放组胺的作用。第二代拮抗剂是在缩短肽链和化学修饰的基础上得到高亲和性、高选择性的短肽和环肽拮抗剂，但其口服的生物利用度低，代谢较快。 本项目选择的是第三代的神经激肽受体拮抗剂，是由法国Sanofi-Synthelabo公司研制的SR140333（NK1R的拮抗剂）和SR48968（NK2R的拮抗剂）。 SR48968是法国Sanofi-Synthelabo公司正在进行Ⅱ期临床研究的抗哮喘药物，同时也可能成为一个很好的抗抑郁药，但没有文献报道其具有抗肿瘤作用。 另外，通过在教育部科技查新工作站（Z09）：浙江大学图书馆进行科技查新后得出如下结论（附科技查新报告一份）： 1. 中文文献中，已见SR48968等神经激肽受体拮抗剂在哮喘治疗中、在气道高反应性作用机制中、对炎症调节、对心血管功能影响等研究的文献报道。此外，有关于SR140333 通过阻断NK-1在体外培养的乳腺癌细胞系中发挥生长抑制作用的文献报道。 2. 外文文献中，已见神经激肽受体2的拮抗剂SR48968在小鼠的成神经细胞瘤C1300细胞中对钙离子浓度的调节作用、对炎症调节、对结肠平滑肌反应中作用等研究的文献报道。此外，还见SR140333等其它神经激肽受体的拮抗剂在结肠癌、乳腺癌等肿瘤调节作用的文献报道。 3. 未见神经激肽受体2的拮抗剂SR48968和神经激肽受体1的拮抗剂SR140333对白血病细胞作用的中外文文献报道。
