以c-Met為靶點的抗腫瘤系列化合物體內外藥效篩選

王瑩，張玉花，陳占法，劉玉剛

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以c-Met為靶點的抗腫瘤系列化合物體內外藥效篩選

王瑩1，張玉花2，陳占法3，劉玉剛3

摘要：目的從8個LY系列肝細胞生長因子受體（c-Met）酪氨酸激酶抑制劑中篩選具有抗腫瘤活性的化合物，并進一步評價其體內外抗腫瘤作用。方法首先采用均相時間分辨熒光技術（HTRF）對LY系列化合物進行初步篩選，觀察它們對c-Met酪氨酸激酶的抑制作用；采用CCK-8法觀察篩選出的活性化合物在體外對人胃癌MKN-45、人神經膠質瘤U87MG、人腎癌Caki-1、人前列腺癌PC-3細胞株的增殖抑制作用。建立人惡性膠質母細胞瘤U87MG裸小鼠移植瘤模型，考察活性化合物的抑瘤效果。結果HTRF結果顯示有4個活性較好的化合物（LY22、LY25、LY28、LY32），其中LY28對c-Met抑制作用優(yōu)于陽性對照藥克唑替尼（Crizotinib）。CCK-8結果顯示這些活性化合物對選用的4種靶細胞均有不同程度的抑制作用，其中LY28對腫瘤細胞增殖抑制作用最明顯。裸小鼠移植瘤實驗顯示，LY28可顯著抑制U87MG裸小鼠移植瘤的增殖，40 mg/kg LY28抑瘤率達到78.13%。結論化合物LY28具有較好的抗腫瘤活性，具有進一步研發(fā)的價值。

關鍵詞：藥物篩選試驗，抗腫瘤；受體蛋白質酪氨酸激酶類；原癌基因蛋白質c-met；肝細胞生長因子受體；克唑替尼

作者單位：1河北工程大學醫(yī)學院藥理教研室（郵編056002）；2河北工程大學圖書館；3河北工程大學附屬醫(yī)院骨科

肝細胞生長因子受體（hepatocyte growth factor receptor，c-Met）是原癌基因c-Met編碼的蛋白，屬于肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）特異性細胞膜受體。被HGF激活的c-Met對多種細胞的增殖、分化、形態(tài)發(fā)生和浸潤運動等均有調節(jié)作用，因而與人類多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關[1-2]。現(xiàn)己證實，人的許多腫瘤組織中有c-Met表達，且明顯高于其對應的正常組織，如肝細胞癌、胃癌、結腸癌、胰腺癌、肺癌、甲狀腺癌、乳腺癌、白血病和淋巴瘤等[3-5]。目前，已有2個以c-Met為靶點的小分子抑制劑上市，另外還有多個化合物處于Ⅰ～Ⅲ期臨床試驗階段?？诉蛱婺幔–rizotinib）是由Pfizer公司研發(fā)的ATP競爭性c-Met及間變性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）雙重抑制劑，于2011年8月經美國食品藥品管理局（FDA）批準上市，用于治療ALK陽性的局部晚期或轉移的非小細胞肺癌[6-7]。常見的不良反應包括視力障礙、惡心、腹瀉等，嚴重的不良反應為肺炎、呼吸困難等[8-9]。

為研發(fā)具有自主知識產權的安全有效的c-Met酪氨酸激酶抑制劑，本課題組以Crizotinib為母核進行結構改造，合成了LY系列化合物。本研究通過對該系列化合物進行體內外篩選，期望發(fā)現(xiàn)具有較強抗腫瘤活性的化合物。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1細胞株人胃癌MKN-45、人神經膠質瘤U87MG、人腎癌Caki-1、人前列腺癌PC-3細胞株，均購自中科院細胞庫。MKN-45細胞株用RPMI1640培養(yǎng)基培養(yǎng)，U87MG細胞株用EMEM培養(yǎng)基培養(yǎng)，Caki-1細胞株用McCoy′s培養(yǎng)基培養(yǎng)，PC-3細胞株用Ham′s F12培養(yǎng)基培養(yǎng)。均置于5% CO2、37℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔2～3 d傳代1次，取對數(shù)生長期細胞用于實驗。

1.1.2實驗動物BALB/c裸鼠（SPF級）購于北京維通利華實驗動物技術有限公司，合格證號SCXK（京）2012-0001。

1.1.3試藥與試劑LY系列化合物共8個樣品和陽性對照藥Crizotinib，均由邯鄲市隆仁堂醫(yī)藥有限公司提供，純度為97%以上，呈類白色粉末狀，用二甲基亞砜（DMSO）溶解，配制成2×104μmol/L的儲備液，-80℃保存?zhèn)溆?，使用前用培養(yǎng)基稀釋至所需濃度。HTRF?KinEASETM-TK試劑盒為Cisbio公司產品；RPMI1640培養(yǎng)基、EMEM培養(yǎng)基、McCoy′s培養(yǎng)基、Ham′s F12培養(yǎng)基、胎牛血清（FBS）及胰蛋白酶均為Gibco公司產品；ATP為Sigma公司產品；c-Met激酶購自Carna Biosciences；CCK-8試劑盒為碧云天生物技術研究所產品。

1.2方法

1.2.1均相時間分辨熒光技術（HTRF）檢測LY系列化合物對c-Met激酶活性的影響采用HTRF檢測LY系列化合物對c-Met激酶的抑制活性。實驗除待測化合物外，另設3個對照組：陽性對照組（Crizotinib）、空白對照組和Cryptate對照組。將酶緩沖液、MgCl2、DTT、ddH2O按體積比794∶1∶5∶200配制激酶緩沖液。用該激酶緩沖液分別稀釋TK-Substratebiotin、ATP和c-Met。稀釋后將TK-Substrate-biotin、ATP按體積比1∶1混合，混合液按5 μL/孔加入至EP管中。按2 μL/孔加入待測化合物，空白對照孔用2 μL激酶緩沖液補齊，混勻。最后加入3 μL/孔c-Met稀釋液，無酶孔用3 μL激酶緩沖液補齊，混勻。TK-Substrate-biotin、ATP、c-Met的終濃度分別為1 μmol/L、2.93 μmol/L、0.1 mg/L。實驗設置3個復孔。將反應液轉移至384孔板中，37℃孵育30 min。孵育結束后，將SA-XL665和TK Antibody-Cryptate按體積比1∶1混勻，按10 μL/孔加至反應體系中，充分混勻以終止反應，此時SA-XL665的終濃度為62.5 nmol/L。室溫放置60 min后，于酶標儀314 nm激發(fā)檢測665、620 nm熒光，計算激酶的抑制率。采用GraphPad Prism 5.0軟件計算半數(shù)抑制濃度（IC50）值。抑制率= （F665/620對照孔-F665/620給藥孔）/F665/620對照孔。

1.2.2 LY系列化合物對腫瘤細胞的增殖抑制實驗將MKN-45、U87MG、Caki-1、PC-3細胞株按照常規(guī)方法傳代，取對數(shù)生長期細胞，用0.25%胰蛋白酶消化后配成單細胞懸液，調整細胞密度至3×104個/mL，接種于96孔板，每孔100 μL，置于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。24 h后棄上清液，分為溶媒對照組和待測化合物組。溶媒對照組為含0.04% DMSO的培養(yǎng)基，待測化合物組添加含不同濃度待測藥物的培養(yǎng)基，100 μL/孔。每一個濃度設置3個復孔。37℃、5% CO2培養(yǎng)箱中孵育，藥物濃度梯度為100、80、40、20、10、1 μmol/L。72 h后，每孔加入CCK-8溶液10 μL。培養(yǎng)箱中孵育2 h，在酶標儀450 nm波長處檢測各孔光密度（OD）值。細胞增殖抑制率=（1-各濃度平均OD值/空白組平均OD值）×100%，采用Graphpad Prism5軟件計算IC50值。

1.2.3動物分組、給藥及瘤體積的測量50只6周齡裸鼠于皮下接種U87MG細胞，每只5×106細胞。細胞接種后10 d左右，進行腫瘤體積測量。挑選腫瘤體積在100～200 mm3的裸鼠，分組，進行實驗。腫瘤體積（V）＝1/2×a×b2，其中a、b分別表示長（mm）、寬（mm）。根據(jù)裸鼠的腫瘤體積按隨機區(qū)組法分為模型組（給予溶媒）、LY28 10 mg/kg組、20 mg/kg組、40 mg/kg組及Crizotinib 30 mg/kg組，每組8只。分組當天即開始給藥，每天單次灌胃給藥，給藥體積為0.01 mL/g，周期21 d。每3 d稱體質量并測量腫瘤體積。末次給藥結束后處死裸鼠，剝離腫瘤組織，稱瘤質量并儲存?zhèn)溆谩Ｒ至雎剩?）= （1-給藥組平均瘤質量/模型組平均瘤質量）×100%。根據(jù)體積繪制腫瘤生長曲線。

1.3統(tǒng)計學方法采用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析。所有實驗數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差（±s）表示。組間比較采用單因素方差分析（one-way ANOVA），多重比較采用LSD-t檢驗。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2　結果

2.1 LY系列化合物對c-Met激酶活性的影響篩選中發(fā)現(xiàn)，LY系列化合物對c-Met激酶均表現(xiàn)出不同的抑制作用。LY14、LY19、LY22、LY25、LY28、LY31、LY32、LY45對c-Met激酶的IC50值分別為（25.36±0.02）、（59.14±0.09）、（11.64±0.22）、（27.47± 0.05）、（7.03±0.04）、（162.28±0.91）、（15.31±0.07）和（71.95±0.23）nmol/L。Crizotinib的IC50為（17.25± 0.03）nmol/L，組間差異有統(tǒng)計學意義（F=27.251，P＜0.01）?；衔風Y22、LY28、LY32的c-Met激酶抑制活性高于Crizotinib（均P＜0.05）?；衔風Y14、LY25的c-Met激酶抑制活性與Crizotinib較為接近。由于LY14的藥學性質欠佳，因此后續(xù)選擇LY22、LY25、LY28、LY32進行體外細胞篩選實驗。2.2 LY系列化合物對腫瘤細胞增殖的影響LY系列化合物對MKN-45、U87MG、Caki-1、PC-3細胞株均表現(xiàn)出了不同程度的抑制作用。其中，LY28的抑制作用最強，且優(yōu)于陽性對照藥Crizotinib。各化合物的IC50值見表1。

Tab. 1 The inhibitory effect of LY compounds on proliferation of tumor cells表1 LY系列化合物對腫瘤細胞的增殖抑制作用（n=3，x ±s）

2.3 LY28對U87MG細胞裸鼠移植瘤增殖抑制作用分析以上4個化合物對不同腫瘤細胞的IC50值，U87MG細胞對該系列化合物最為敏感。選定化合物LY28進行U87MG裸鼠移植瘤增殖抑制實驗。結果顯示，LY28可顯著抑制人惡性膠質母細胞瘤U87MG裸鼠移植瘤的生長，抑制作用具有明顯的劑量依賴性，高劑量（40 mg/kg）組和中劑量（20 mg/kg）組的抑制率分別為78.13%和64.06%。荷瘤鼠對LY28能夠較好的耐受，沒有發(fā)生嚴重的體質量減輕等癥狀。陽性藥Crizotinib顯著抑制人惡性膠質母細胞瘤U87MG裸鼠移植瘤的生長，30 mg/kg的抑瘤率達到80.47%。實驗過程中無裸鼠死亡，各組裸鼠的體質量、瘤體積、瘤質量見表2、圖1。

Fig.1 Growth curves of tumor volume in different treatment groups圖1治療后各組瘤體積增殖曲線

3　討論

3.1 c-Met信號通路與腫瘤活化的c-Met可以通過多種機制造成腫瘤的增殖及轉移。包括：（1）誘導多種底物蛋白的酪氨酸磷酸化，如PLCr、ras、Src、Gab1、Grb2等。經瀑布式的磷酸化反應，將信號逐級放大，最終轉入細胞核內的轉錄機構，導致細胞的增殖、分化[10]。（2）通過激活PI3K通路生成肌醇磷脂，作用于細胞骨架的肌動蛋白，增強細胞的運動能力[11]。（3）影響腫瘤細胞間的黏附。HGF/c-Met信號通路使連環(huán)蛋白的酪氨酸殘基磷酸化，破壞了E鈣黏蛋白和細胞骨架的連接作用，最終導致細胞間的黏附作用降低，造成腫瘤的侵襲轉移[12]。（4）誘發(fā)腫瘤血管生成。HGF經自分泌或旁分泌形式與c-Met受體相互作用，激活酪氨酸激酶，直接刺激內皮細胞的增殖、遷移、形成血管樣結構[13]。因此，針對c-Met激活的不同途徑開發(fā)抑制劑，對于阻斷腫瘤的增殖及轉移有著十分重要的意義。

3.2 LY系列化合物藥效評價及后續(xù)研究方向LY系列化合物為自主設計合成的以c-Met為靶點的小分子化合物。本實驗對LY系列化合物進行了抗腫瘤活性的體內外篩選，選擇Crizotinib為陽性對照藥。首先采用HTRF法進行激酶篩選，得到化合物LY14、LY22、LY25、LY28、LY32的c-Met抑制活性優(yōu)于或接近Crizotinib。由于LY14的藥學性質欠佳，因此后續(xù)選擇LY22、LY25、LY28、LY32進行體外細胞篩選。4個化合物對所選的腫瘤細胞均有不同程度的抑制作用。綜合兩者結果，得到有潛力的活性化合物LY28。接下來考察了其對裸小鼠移植瘤模型的療效。由于人癌裸小鼠移植瘤模型缺乏裸小鼠自身間充質細胞分泌的HGF，難以激活人源細胞中的c-Met。因此本研究選擇了共同表達HGF、c-Met（兩者組成一個自分泌環(huán)）的人膠質瘤模型U87MG[14]。結果表明，LY28可劑量依賴性地抑制U87MG裸小鼠移植瘤的增殖，高、中、低劑量（40、20、10 mg/kg）組的抑瘤率分別達到了78.13%、64.06%、30.47%，說明LY28對U87MG人惡性膠質母細胞瘤有效。LY28高劑量（40 mg/kg）對腫瘤的增殖抑制率與Crizotinib（30 mg/kg）80.47%的抑制率近似。由于激酶實驗中LY28對c-Met的IC50值優(yōu)于Crizotinib，有可能LY28在灌胃給藥時，溶解度較差，影響體內吸收，進而影響藥效發(fā)揮。因此，接下來本課題組將優(yōu)化LY28的配制方法，改善其在體內的吸收。實驗中荷瘤鼠對LY28能夠較好的耐受，沒有體質量減輕等癥狀發(fā)生。Crizotinib的體內外實驗數(shù)據(jù)與文獻報道相近[15]，證實了實驗過程的可靠性。本實驗僅選擇了一種人癌移植瘤U87MG模型，考慮到LY28對Caki-1細胞的抑制作用優(yōu)于Crizotinib，差異具有統(tǒng)計學意義，后續(xù)將繼續(xù)考察LY28對Caki-1等多種人癌裸鼠移植瘤的療效，深入了解其抑瘤效果及作用機制，為新型小分子酪氨酸激酶抑制劑的研發(fā)提供依據(jù)。

Tab. 2 The inhibitory effect of LY28 on transplanted tumor of U87MG cells in nude mice表2 LY28對人惡性膠質母細胞瘤U87MG裸鼠移植瘤的抑制作用　?。╪=8，x ±s）

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（2015-08-03收稿2015-11-25修回）

（本文編輯李鵬）

Pharmacodynamic screening of anticancer agents used as c-Met inhibitor in vitro and in vivo

WANG Ying1, ZHANG Yuhua2, CHEN Zhanfa3, LIU Yugang3
1 Department of Pharmacology, Medical College of Hebei University of Engineering, Handan 056002, China;2 Hebei University of Engineering Library; 3 Department of Orthopedics of the Affiliated Hospital of Hebei University of Engineering Corresponding Author E-mail: liuyugang1983@yeah.net

Abstract:Objective To screen 8 series of LY compounds, c-Met tyrosine kinase inhibitors, and evaluate their antitumor effects in vitro and in vivo. Methods Preliminary screening was carried out by detecting the c-Met kinase phosphor?ylation inhibition activity of the compounds. CCK-8 assay was adopted for secondary anti-tumor screen of the selected com?pounds using MKN-45, U87MG, Caki-1 and PC-3 cell lines in vitro. The transplanted tumor model of U87MG cells in nude mice was established to evaluate the antitumor activity in vivo. Results Four compounds (LY22, LY25, LY28 and LY32) with better activities were selected by HTRF method, in which LY28 had better inhibitory effect on c-Met than that of Crizo?tinib. The above active compounds showed different degrees of inhibition on the four kinds of target cells (MKN-45, U87MG, Caki-1 and PC-3) detected by CCK-8 method, and the inhibitory effect of LY28 showed the most obvious. Antitumor activi?ty in vivo showed that LY28 can significantly inhibited tumor growth in a dose-dependent manner. The tumor inhibitory rate in high-dose of LY28 was 78.13%. Conclusion The compound LY28 has good antitumor activity in vitro and in vivo, which will be anew tyrosine kinase inhibitor.

Key words:drug screening assays, antitumor；receptor protein-tyrosine kinases；proto-oncogene proteins c-met；c-Met；Crizotinib

中圖分類號：R965.1

文獻標志碼：A

DOI：10.11958/20150078

基金項目：邯鄲市科學技術研究與發(fā)展計劃項目（1423108064-7）

作者簡介：王瑩（1984），女，博士在讀，主要從事腫瘤藥理學研究

通訊作者E-mail：liuyugang1983@yeah.net