抗肿瘤新药的NMR表征

癌症是全球第二大致死病因，全世界约每6例死亡中就有1例是死于癌症。2018年，癌症造成960万人死亡。

随着更有效的新治疗方法的开发，癌症死亡率出现了下降。然而，癌症也在不断演化，这可能导致癌症对可用疗法产生耐药性。一旦癌症产生耐药性，它就可以继续不受控地增殖，导致复发和更严重的疾病。

因此，研究人员正在寻找具有多种作用方式的新型抗癌药物。

许多癌细胞生长和增殖所需的重要过程都是药物的靶向。研究发现，肿瘤的发生与血管生成（即新血管的形成）密切相关，因此这已成为肿瘤治疗的关键靶点。

抑制血管生成

抑制异常血管生成可以防止癌细胞的增殖、迁移和侵袭。

事实上，靶向血管内皮生长因子（VEGF）药物等一大类抗癌药物，都是通过干预血管生成而发挥其治疗作用的。它使肿瘤无法扩展其血管系统，从而通过阻止向新的癌细胞供应氧气和必需营养素来限制肿瘤的生长。

许多破坏肿瘤血管扩张能力的药物在许多不同癌症的临床试验中显示出疗效。

寻找具有抑制肿瘤血管生成能力新药的研究显示，从干燥的黄芩根中提取的黄芩素提取物对肿瘤血管具有破坏性作用。然而，由于化合物的物理性质不理想（如口服生物利用度低、水溶性差等），而使黄芩素的临床应用受到限制。

黄芩素作为一种有效抗癌药物的潜力，推动了对具有更有利特性的黄芩素衍生物的开发。多项研究已经证明黄芩素衍生物的一系列理想的抗癌活性。最近，黄芩素衍生物已被评估为血管生成抑制剂。

黄芩素衍生物抗癌作用评估

研究人员最近在转基因斑马鱼模型中评估了一系列黄芩素衍生物的体内抗血管生成作用。

斑马鱼之所以被选为研究对象，是因为它与哺乳动物之间具有高度的基因保守性，也是由于其透明性使药物效应易于被研究。

本项研究中使用的斑马鱼，还被设计为在胚胎和幼苗发育过程中表现出增强型绿色荧光蛋白（EGFP）的血管特异性表达，从而能利用荧光显微镜看到内皮细胞，这意味着可以直接研究抗血管生成作用。

研究人员合成了一系列黄芩素衍生物，并选用Bruker Avance 300 MHz波谱仪进行NMR以证实其结构。

具有烷基醇侧链的黄芩素衍生物具有抗血管生成作用。尤其是在位置6（化合物42）具有哌嗪乙酰酰胺基团的衍生物，在转基因斑马鱼模型中具有强大的体内抗血管生成活性和低毒性。

对化合物42的体外评价显示，它以剂量依赖的方式抑制人类脐静脉内皮细胞（HUVEC）、人类肺癌A549细胞，以及人类正常成纤维细胞L929细胞的细胞增殖。化合物42抑制A549细胞生长的IC50值为4.73μM。

采用Annexin V-FITC/PI双标记流式细胞术，结果表明，通过显著增加晚期凋亡可实现细胞抑制（8μM浓度下为62%）。

对化合物42在转基因斑马鱼中的进一步评估，与正常对照组相比，显示出节段间血管形成（ISV）的剂量依赖型抑制。化合物42对晚期胚胎的给药并没有引起血管形态的明显变化。由于在此阶段ISV的形成已经完成，因而这证实了化合物42是通过抑制血管生成（而不是通过破坏现有的脉管系统）来实现这种效果的。

利用NMR波谱，这项最新研究证实了黄芩素的结构修饰，其具有显著的抗血管生成和抗癌作用，而无相关毒性。特别显示出在位置6添加哌嗪乙酰胺基团的化合物42，代表了就其抗癌疗效作进一步评估的新的潜在化合物。

参考文献：

1. WHO Cancer Fact sheet. September 2018. (https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer)
2. Ferrara N, Kerbel RS. Angiogenesis as a therapeutic target. Nature. 2005;438:967.
3. Liotta LA, et al. Cancer metastasis and angiogenesis: an imbalance of positive and negative regulation. Cell. 1991;64:327–
4. Carmeliet P, Jain RK. Molecular mechanisms and clinical applications of angiogenesis. Nature. 2011;473:298.
5. Jing Yu, et al. Efficacy and safety of angiogenesis inhibitors in advanced gastric cancer: a systematic review and meta-analysis. J Hematol Oncol. 2016; 9: 111.
6. Hong S, et al. Efficacy and safety of angiogenesis inhibitors in advanced non-small cell lung cancer: a systematic review and meta-analysis. Journal of Cancer Research and Clinical Oncology 2015;141(5): 909–921.
7. Park YG, et al. Baicalein inhibits tumor progression by inhibiting tumor cell growth and tumor angiogenesis. Oncol Rep. 2017;38:3011–
8. Luo R, et al. Synthesis and biological evaluation of baicalein derivatives as potent antitumor agents. Bioorg Med Chem Lett. 2014;24:1334–
9. Jianga X, et al. Anti-angiogenic and anticancer effects of baicalein derivatives based on transgenic zebrafish model. Bioorganic & Medicinal Chemistry 26 (2018) 4481–4492.