生物技术专业实践-中药抗肿瘤机制.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,癌症是对人类健康威胁最为严重的疾病，已有的各种癌症化疗药物由于耐药性及毒副作用等问题的存在，对癌症的治疗效果并不理想。因此寻找高效、低毒的中药抗肿瘤药物一直是人们关注的焦点，这也为中药在抗肿瘤药物研发领域中的发展创造了良好机遇。,中药抗肿瘤药研发背景,抗肿瘤中药研究现状,近年来随着我国对中药抗肿瘤的重视和深入，如何利用现代医学研究手段探讨并寻找中药抗肿瘤活性成分和明确其肿瘤作用机制成为研究的重点和热点领域。,1、传统中医理论对肿瘤的认识,传统医学对肿瘤的认识历史悠久，经典著作黄帝内经中对肿瘤有“除积之药，知在攻补之益”的论述，特别是对“毒、瘀、虚”理论在肿瘤方面的内在病理有广泛的应用，可见，中医理论对肿瘤治疗强调“扶正祛邪”、“解毒祛瘀”、“阴阳平衡”的辨证施治。从现代医学观点来看，扶正祛邪的根本目的在于改善和恢复机体神经体液调节，增强免疫调节，从而杀死体内的恶性肿瘤细胞，手术、放疗、化疗虽然都是祛邪抗癌的有效手段，但着眼于消灭癌性病灶，势必会造成机体气血耗伤，脏腑功能紊乱失调，相反，中医着眼于整体，在祛邪抗癌同时给予扶正培本以达到攻补兼施。,（3）清热解毒药,诱导细胞凋亡是目前研究最为热点的中药抗肿瘤机制，越来越多的证据表明中药抗肿瘤的疗效与中药诱导肿瘤细胞凋亡有关。清热解毒类药物一方面可以具有抗癌特性，另一方面可以缓解患者肿瘤热症状、治疗并发的感染、提高免疫功能。,这类药物有苦参、白花蛇舌草、山豆根、斑蟊、长春花、冬凌草、穿心莲、黄芩、天花粉、夏枯草等。,（4）泻下药,研究较多的中药有巴豆、大戟、芦荟、商陆等，这类中药是一组毒性较大的中药，而且在临床中也有一定的争议，如巴豆中提取的,TPA,是一种强促癌剂，但它对,HL-60,细胞却有显著的诱导分化作用，巴豆的另一抗癌有效成分为一糖蛋白,moguin，,分子量为9000，其中单链蛋白质专属抗癌活性，对正常细胞无效。另外，商陆多糖、芦荟甘露聚糖等均有研究证明具有明显的抗癌作用。,（5）其它,在中药中还有很多的中药如：山楂、真菌类多糖、紫菀、鲨鱼软骨素及其一些复方等均有研究证明具有抗癌活性成分。还有一些可以明显减轻放化疗的副作用及增敏作用。这些研究表明，以中医药理论为基础的中药抗癌研究是可行的，而且各类中药的抗癌活性成分与各类中药的药理药性密切相关。,中药目前在国际上还没有获得普遍的认同，更无法与西药相抗衡。究其原因，主要有以下两点。,1、中药化学成分复杂，有效成分不清且定性、定量困难，个体差异大，缺乏现代科学理论的支持；,2、中药的作用机制方面仅有传统的中医药理论基础，无法用现代生物医学知识作为理论基础，缺乏一个可以量化的现代生物医学指标，如蛋白质水平和基因表达水平方面的量化指标等。,我国中药研发面临的关键问题,3,、我国中药研究长期处于低水平重复，无法与现代科学、信息学和理性思维接轨，存在明显的经验主义偏向和盲目性。,国际中药市场总量,国际中药市场占有量,欧洲,32%,其他,18%,日本,现有汉方药厂约,200,家左右。中药材,70%,从中国进口。每年日本从中国进口的单项超百吨的中药材,34,种。,日本,只用了,伤寒论,、,金匮要略,的,210,个汉方,，,在,15,年内,取得了骄人的成绩。（日本在中国“六神丸”基础上研制的“救心丸”年销售额就达上亿美元）,日本,日本,开发中药新产品的基本,思路,是,:,中药传统古方与现代制剂工艺的完美结合。,国外天然药物研究现状,韩国,为亚洲四大传统医药市场之一，年销售额,10,亿美元以上。,韩国保健卫生部,1969,年,规定,11,种古典医学文献上的处方可由药厂生产而,无需做临床等各种试验,，其中有,医学入门,、,景岳全书,、,寿世保元,、,本草纲目,等,4,种是我国古典文献。,68,个单方制剂作为药品进入健康保险，这也刺激了韩国中药制剂的发展。,韩国出口的,拳头产品高丽参，高出我国东北园参价格十几倍,。,韩国,1992,年,NIH,设立了替代医学研究办公室、对包括,1992,年,NIH,设立了替代医学研究办公室、对包括中药在内的传统药物进行评估。美国一些著名大学和研究机构如,NIH,、斯坦福大学、哈佛大学和加州大学等开展了中西医结合研究。美国,NIH,和艾滋病防治中心分别对,300,余种中草药进行筛选和有效成分的研究。斯坦福大学设立了“美国中药科学研究中心”。一些制药公司也向我国购买药材和提取物的粗制剂进行分离、提纯、有效成分的结构测定和药理作用筛选。,美国,德国、法国、北欧诸国、捷克等,对植物药的基础性研究已经展开、许多国家正在探求与我国合作的可能性。欧洲市场：德国,50%,，法国、英国、丹麦随其后。,1、临床循证医学研究,传统中医药有几千年的临床运用历史，它是人们在生活、疾病中不断总结、筛选而得，对其作用规律有一定的了解，是经过实践证明的，因此，对临床的研究目前主张多样本、多中心、大样本的循证医学，源于临床，应用于临床，找出中医药的突破口，有针对性的进行深入研究。,抗癌中草药研究途径,目前中医药抗癌研究的途径主要有3种。,2、大规模的药物筛选,这种方法在国外比较重视，特别是21世纪出现的基因芯片使之研究更为广泛，如美国、日本等国家对大多数中药均有过大规模的药物筛选，这种方法对中医药抗肿瘤研究具有一定的研究价值。,3、药物追踪法,这种方法是在中医药理论支持下，有选择性的对临床抗癌显效的药物进行有的放矢的研究，甚至分离纯化出抗癌有效成分;另有人采用化学追踪法进行研究，如对生物碱、黄酮、萜类、多糖、多肽等选择性进行研究，这类研究在目前较多，优点在于研究较快，但准确性难以估计。,1、诱导细胞凋亡,中药抗肿瘤作用分子机制的研究方向,（1）线粒体途径,已逐渐认识到线粒体是细胞凋亡的“中心执行者”，某些与凋亡相关的基因产物(蛋白质和酶)均可定位于线粒体。在细胞凋亡的诱导期，线粒体的结构和功能就开始发生一些特征性的变化。很多中药成分是通过线粒体途径诱导细胞凋亡。,（2）,p53,途径,p53,基因是抑癌基因，分为野生型与突变型两种。,野生型,p53(wtp53),监视着,G1,期,DNA,状态，当,DNA,受到损伤时，可抑制细胞增殖，直至,DNA,修复。如果,DNA,损伤过于严重，不能修复，,wtp53,可诱导细胞凋亡，从而阻止具有癌变倾向的基因突变细胞的增殖。,突变型,p53,基因则不能监视损伤的,DNA,进入,S,期，细胞因遗传的不稳定性而产生突变和染色体畸形；而且，不能诱导突变的细胞凋亡使异常增殖的细胞停止增殖，最终引起细胞癌变。,（3）,Bcl-2,家族,Bcl-2,基因表达产物分布于核膜、线粒体内膜、内质网膜，在多种肿瘤细胞中都有异常高表达，具有抑制细胞凋亡的作用。其可能通过阻断凋亡的公共信号传递通路(如抑制线粒体释放细胞色素,C,或抑制由,Fas,和,Fas-L,介导的,caspase-8,激活,Bid),达到抑制或阻断多种细胞及细胞系的细胞凋亡过程。,Caspase,介导的细胞凋亡信号转导机制,（4）,c-myc,基因,c-myc,基因是细胞增殖调控的早期反应基因，其表达产物具有双向性，既可诱导细胞凋亡，也可刺激细胞增生，这主要取决于其接受的信号。,c-myc,蛋白与,max,蛋白形成二聚体，作为转录调节因子，激活介导细胞增殖的基因和诱导细胞凋亡的基因。,c-myc,可能直接参与启动凋亡，细胞并不需要进入增殖周期状态。,c-myc,基因所引起的细胞凋亡可被,bcl-2,的过表达所抑制。,2、直接抑制肿瘤细胞生长与增殖,（1）抑制,DNA、,蛋白质合成,许多抗肿瘤和扶正中药是通过改变癌细胞,DNA,和蛋白质代谢来发挥作用的。,冬凌草甲素可抑制肿瘤细胞的,DNA、RNA,及蛋白质的合成，其机制可能是抑制了,DNA,聚合酶,的活性。,Lin,等报道紫云英根水提液能抑制胃癌,AGS,及,KATO,细胞生长，并可观测到,AGS,细胞的,DNA,合成受到抑制，而未出现凋亡。,（2）拓扑异构酶抑制剂,真核细胞,DNA,的拓扑结构由两种关键拓扑异构酶调节，它们在,DNA,复制、转录、重组，以及在形成正确的染色体结构、染色体分离、浓缩中发挥重要作用，如喜树碱化合物即为拓扑异构酶抑制剂，鬼臼毒素类药物为拓扑异构酶抑制剂。研究证实绿茶中提取的表没食子儿茶精232没食子酸可抑制拓扑异构酶、的活性。,（3）抑制有丝分裂及微管蛋白聚合,有些中药成分阻断肿瘤细胞有丝分裂过程，或是通过抑制微管蛋白聚合使细胞分裂停滞于有丝分裂中期。,紫杉醇即为此类药物。,Chang,等用丹参中分离的,salvianl,处理多种人类肿瘤细胞株后，可观察到细胞周期受阻于有丝分裂期，免疫化学研究显示细胞内微管网络发生改变，实验表明它能够抑制微管聚合。,Kobayakawa,等报道紫花牡荆素能使,KB,细胞停滞于,G2,期，可观测到纺锤体断裂，提示此药具有抗有丝分裂活性的作用。,3、调节细胞信号转导,（1）,G,蛋白偶联受体信号转导途径,G,蛋白接受信号，通过胞内第二信使激活蛋白激酶引起一系列生理效应。蛋白激酶包括,cAMP,依赖性的蛋白激酶,A(PKA)、cGMP,依赖的蛋白激酶,G,等。,G,蛋白与鸟苷三磷酸(,GTP),结合后还可激活磷脂酶,C,，水解磷酸肌醇为三磷酸肌醇(,IP3),和二酰基甘油(,DG),，作用于,Ca2+,和蛋白激酶,C(PKC)。,一般认为,cAMP-PKA,与,DG-PKC,途径为一种动态的调控关系，前者对细胞增殖起负调节作用，促进其分化，而后者相反。,（2）酶偶联受体信号转导途径,酶偶联受体信号通路主要通过蛋白质特定氨基酸残基的磷酸化级联反应来传递信息，一些受体具有酪氨酸激酶活性，而且有些原癌基因成员本身就是蛋白激酶。,在大多数肿瘤中，酪氨酸激酶活性升高，许多研究发现黄酮类化合物能抑制此类激酶活性。,丝裂原激活的蛋白激酶（,MAPK),磷酸化级联反应是一条重要的信号转导通路，与细胞的增殖、分化密切相关。,MAPK,参与的细胞信号转导途径,STAT,参与的细胞信号转导途径,NF-kB,参与的细胞信号转导途径,4、诱导细胞分化,恶性肿瘤细胞在形态、功能等方面都类似于未分化的胚胎细胞，分化诱导剂可使肿瘤细胞向正常成熟方向逆转，一般不直接杀伤肿瘤细胞。已发现有多种中药成分可诱导肿瘤细胞分化。,人参成分可促使肝癌,SMMC27721,细胞分化，使其细胞形态和超微结构趋于正常，,AFP,分泌减少，,2,谷氨酰转肽酶(,2GT),及耐热性碱性磷酸酶(,HRALP),活性降低，白蛋白分泌增加且碱性磷酸酶(,ALP),活性升高，并使,P21,WAF1,和,P16,INK4a,表达升高。,5、抑制端粒酶活性,端粒酶具有逆转录酶活性，能以自身,RNA,亚单位为模板合成端粒,DNA，,维持细胞染色体端粒长度，从而稳定染色体。端粒酶在分化的体细胞中检测不到，但是在绝大多数肿瘤细胞中端粒酶则重新被激活，使细胞永生化。一些中药可作用于端粒酶，如复方健脾理气方、扶正抑癌汤等，淫羊藿苷也可抑制端粒酶活性，同时上调,p21、,下调,c-myc,的表达水平。,6、调节机体免疫功能,许多中药通过诱导分化作用及集落刺激因子样作用来调节机体免疫功能，达到抑制肿瘤、扶正祛邪的目的。中药免疫调节对肿瘤的治疗作用与现代肿瘤的生物治疗极为吻合。,其免疫调节作用主要通过以下几个途径来实现。,（1）调节细胞免疫功能,机体的细胞免疫防御系统是肿瘤免疫中的主力军。研究表明黄芪中含量最多、免疫活性较强的黄芪多糖能增强人淋巴细胞、小鼠腹腔巨噬细胞和中性粒细胞的活化，反转免疫抑制剂,CY,对免疫器官和免疫功能的影响。对经眼镜蛇毒因子处理后补体下降、吞噬率下降的豚鼠有促进补体修复、提高和恢复中性粒细胞吞噬率的功能。灵芝多糖对,T,细胞及其亚群有明显的影响，它可增加混合淋巴细胞培养中,T,细胞的回收量，还可增强细胞毒,T,淋巴细胞的杀伤功能。,（2）增强体液免疫功能,在肿瘤免疫中，主要是细胞免疫发挥作用，但体液免疫也发挥一定的作用。牛膝多糖是从牛膝中分离的一种小分子多糖类化合物，研究表明它具有显著的增强机体免疫的作用，能升高血清补体和抗体分泌细胞的数目，提高血清免疫球蛋白,IgG,的水平。,（3）对红细胞免疫的影响,红细胞免疫是人体免疫系统重要组成部分，红细胞上有,CR1、CD58、CD59、SOD,酶等多种与免疫有关的物质，因而具有识别粘附、浓缩抗原、清除循环免疫复合物(,CIC),等能力，在机体免疫调控中起重要作用。中药通过提高红细胞免疫功能以达到抗癌目的已受到人们的关注。,有资料表明，半枝莲、仙鹤草对荷瘤,S180,小鼠的红细胞,C3b,受体花环率(,RBC-C3bRR)，,肿瘤红细胞花环率(,DTER、ETER),等都有升高作用，而明显降低其红细胞免疫复合物花环率(,RBC-ICR)。,7、抑制肿瘤细胞侵袭转移,（1）抑制细胞外基质和基底膜的降解,细胞外基质和基底膜的降解和破坏是肿瘤转移多阶段过程中的重要步骤，这些组织结构的破坏和降解需要相应的溶解酶参与，这个庞大的蛋白溶解酶家族也称为基质金属蛋白酶(,MMPS)。,研究表明苦马豆素对胃癌转移有明显抑制作用，腹膜转移与肝转移的抑制率分别为66.7%和75.0%。苦马豆素能抑制肿瘤细胞对,ECM,的浸润作用，其机制是增加金属蛋白酶组织抑制物(,TIMP),基因的转录和抑制型胶原酶的表达。,（2）抗肿瘤血管生成,肿瘤不仅通过肿瘤血管从宿主获得丰富的营养，而且还通过肿瘤血管向宿主输出大量的恶性细胞，导致肿瘤不断生长和转移。因此，抑制肿瘤血管形成，切断其生长和转移所依赖的“命脉”，成为重要的抗肿瘤战略。,人参皂甙,Rg3,可明显抑制,Lewis,肺癌的生长，其抑瘤作用部分是因为抑制了肿瘤的新生血管形成。染料木黄酮具有抗癌和防癌作用，对多种血管生长因子如,VEGF、bFGF、TGF-a,等有明显的抑制作用。,（3）改变细胞黏附,增加肿瘤细胞之间的间质黏附，降低肿瘤细胞与基底膜和毛细血管内皮细胞之间的异质黏附，是抑制肿瘤细胞转移和侵袭的又一种有利措施。,研究发现，由苦参、沙参、人参等组成的冲剂可抑制肺癌患者黏附分子和循环内皮细胞的表达，减轻内皮细胞的通透性，阻断肿瘤细胞的黏附，从而减少转移的形成。,（4）降低血液粘滞度,降低血液黏稠度高、血液流变性异常及微循环障碍等病理改变。活血化瘀中药可以改善血液高黏高凝状态，从而抑制肿瘤转移，如三棱、莪术、当归、川芎、红花、青皮、水蛭、穿山甲等对实验动物血液的高黏状态具有一定的抑制作用；丹参等可改善机体的血液循环，增加局部血流量，纠正局部缺氧状态，使抗癌药物深入瘤体而充分发挥作用。,8、逆转多药耐药,肿瘤细胞的多药耐药(,multidrug resistance,MDR),是导致肿瘤化疗失败的主要原因之一。,MDR,的发生机制非常复杂，多药耐药基因-1(,mdr-1),编码的,P-,糖蛋白(,P-gp),高表达被认为是产生,MDR,最主要的原因。,粉防已碱是目前报道最多的中药单体逆转剂，可增加抗肿瘤药物在耐药细胞内积聚，而对敏感细胞作用不明显。,1、加强中草药有效成分研究，寻找中药抗肿瘤活性成分；,2、强调循证医学，加强临床和基础的深入、系统、完善的研究体系，在中医药理论的指导下，结合中医临床治疗肿瘤的经验，初步确定治疗肿瘤的单味药及复方，主攻方向是什么，以抗癌为主，还是作为抗癌辅助药；,3、在确定研究方向的基础上，采用新技术、新方法进行系统研究；,抗肿瘤中药研究策略,4、制定与完善有关提高抗癌中药研制水平的有关法规，进一步扩大中药新药临床研究癌症病种及并发症的指导原则和评价标准；,5、特别强调抗癌中药临床疗效的准确性和可重复性，在临床进行大规模多中心随机对照研究。,临床疗效确切的中药,药理筛选,分离鉴定,有效成分（群）,毒性成分（群）,构效关系,结构修饰,创新药物,新药研究,一、二类新药,品质优劣,真伪鉴别,品种选择,产地选择,采收季节,质量标准,生物转化,种植基地,体内代谢,炮制工艺,作用机制,配伍规律,二次开发,中药现代化的研究领域,中药一般研究过程,药理学活性筛选,药理学活性筛选,中药信息,经典中药药理,选题,植化中药分离,不同极性溶剂提取,有效部位,有效成分,中药规范研究,中药规范研究,中药,4,类,中药,1,类,化学修饰,化学合成,新的有效成分,药理学活性筛选,西药规范研究,西药,1,类,分离提取,分离提取,