《Phytomedicine》：Naturally derived Erythrinin C targets γ-secretase signaling to suppress triple-negative breast cancer progression and reverse paclitaxel resistance
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本研究通過藥效團模型篩選發(fā)現(xiàn)赤銹紅素（EC）可抑制γ-分泌酶活性，逆轉(zhuǎn)三陰性乳腺癌（TNBC）細(xì)胞對多西他賽的耐藥性，并通過體內(nèi)實驗驗證其抑制腫瘤生長的潛力。
楊克凡|王迪|姚闊|徐冉|胡立志|劉月陽|張璐|徐倩|楊欣|周明生|賈慧
中國沈陽醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)院病理學(xué)與病理生理學(xué)系，沈陽 110034
摘要
背景
三陰性乳腺癌（TNBC）是一種高度侵襲性的乳腺癌亞型。紫杉醇（Taxol）是一線化療藥物，但耐藥性的出現(xiàn)常常限制其臨床療效。因此，具有抗癌潛力且毒性較低的生物活性化合物受到了越來越多的研究關(guān)注。紅藻素C（EC）因其良好的藥物特性和易獲取的來源而備受關(guān)注。然而，其作用機制及其在調(diào)節(jié)化療耐藥性中的作用仍不清楚。
目的
本研究旨在評估EC對TNBC的體內(nèi)和體外抗腫瘤作用，并探討其單獨使用或與Taxol聯(lián)合使用逆轉(zhuǎn)TNBC/Taxol細(xì)胞耐藥性的能力。
方法
從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（RCSB PDB）中獲得了γ-分泌酶蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，并基于其天然小分子配體構(gòu)建了藥效團模型。通過中藥和天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫進行藥效團篩選，以識別潛在的藥物候選物。驗證了EC與γ-分泌酶之間的相互作用目標(biāo)，并通過體外和體內(nèi)實驗評估了EC靶向γ-分泌酶的生物學(xué)效應(yīng)、遺傳影響及體內(nèi)活性。
結(jié)果
EC被鑒定為γ-分泌酶抑制劑，在體外實驗中顯示出抑制TNBC細(xì)胞增殖和遷移的作用。對MDA-MB-231細(xì)胞中PSEN-1的基因調(diào)控表明，低PSEN-1表達可抑制TNBC細(xì)胞的惡性表型。藥理學(xué)評估證實EC治療能有效減緩TNBC的進展。此外，EC能夠有效逆轉(zhuǎn)TNBC/Taxol細(xì)胞的Taxol耐藥性。體內(nèi)實驗進一步證明，EC與Taxol聯(lián)合使用顯著抑制了異種移植腫瘤的生長。
結(jié)論
EC作為一種天然γ-分泌酶抑制劑，在體外和體內(nèi)通過靶向PSEN-1亞單位發(fā)揮顯著的抗TNBC作用。它還能在細(xì)胞和動物水平上逆轉(zhuǎn)TNBC/Taxol耐藥性，顯示出作為新型TNBC靶向治療候選物的巨大潛力。
引言
三陰性乳腺癌（TNBC）是最具侵襲性的乳腺癌亞型，預(yù)后較差（Wang等人，2024a）。紫杉醇作為TNBC的一線化療藥物，初期療效顯著，但其長期治療效果受到耐藥性發(fā)展的影響，導(dǎo)致治療失敗和復(fù)發(fā)（Wang等人，2022）。因此，提高紫杉醇的療效和克服耐藥性是重要的臨床目標(biāo)（Feng等人，2024）。目前，化療仍是TNBC的標(biāo)準(zhǔn)治療方法（Zhang等人，2025）。一線治療方案通常使用紫杉烷類藥物（如紫杉醇、多西他賽）與蒽環(huán)類藥物（如表柔比星）聯(lián)合使用，可在部分患者中引發(fā)初始反應(yīng)（Bianchini等人，2022）。對于攜帶BRCA1/2突變的患者，PARP抑制劑（如奧拉帕利）提供了靶向治療選擇（Tutt等人，2021）。此外，對于PD-L1陽性的晚期TNBC，免疫檢查點抑制劑（如阿特珠單抗）與化療聯(lián)合使用也被納入一線治療（Kwapisz，2021）。然而，這些療法的應(yīng)用存在顯著局限性。化療藥物常引起嚴(yán)重的副作用，如骨髓抑制、神經(jīng)毒性和心臟毒性，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量（Zheng等人，2025）。更重要的是，TNBC患者極易產(chǎn)生獲得性耐藥性，導(dǎo)致治療失敗和疾病復(fù)發(fā)。
從天然產(chǎn)物中篩選具有新作用機制的生物活性化合物具有獨特優(yōu)勢。植物來源的化合物通常具有結(jié)構(gòu)多樣性、多靶點效應(yīng)和相對較低的毒性，為發(fā)現(xiàn)新型抗癌先導(dǎo)化合物奠定了基礎(chǔ)（Roichman等人，2025）。多項研究證實了特定植物成分在TNBC中的治療潛力。姜黃素通過抑制NF-κB和Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路誘導(dǎo)TNBC細(xì)胞凋亡并逆轉(zhuǎn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（Tanaka等人，2018）。白藜蘆醇通過調(diào)節(jié)SIRT1和AMPK通路抑制細(xì)胞增殖并增強化療敏感性（Zhang等人，2025）。綠茶多酚EGCG通過調(diào)節(jié)miRNA表達和抑制血管生成發(fā)揮抗TNBC作用（Fernandes等人，2018）。這些研究驗證了草藥作為TNBC治療策略的可行性，并強調(diào)了調(diào)節(jié)關(guān)鍵信號通路在克服耐藥性中的重要性。值得注意的是，γ-分泌酶/Notch信號通路在維持腫瘤干細(xì)胞特性、促進上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和介導(dǎo)化療耐藥性方面起著核心作用（Jia等人，2021）。然而，目前針對該通路的抑制劑（γ-分泌酶抑制劑）往往具有嚴(yán)重的副作用（如胃腸道毒性）或療效有限。此外，植物來源的γ-分泌酶抑制劑在TNBC領(lǐng)域的研究尚不足。最新研究表明，傳統(tǒng)中藥中的活性成分因其高效性和低毒性而成為開發(fā)新型抗癌藥物的有希望的來源（Liang等人，2023）。因此，迫切需要識別和開發(fā)能夠逆轉(zhuǎn)TNBC耐藥性的天然來源的小分子靶向藥物候選物。
Notch通路是TNBC化療耐藥性的關(guān)鍵驅(qū)動因素（Zhu等人，2023）。Notch通路的激活需要Furin樣蛋白酶、金屬蛋白酶和γ-分泌酶依次切割Notch受體。Notch受體的切割釋放出Notch細(xì)胞內(nèi)域（NICD），該域轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子CSL并招募共因子以啟動基因轉(zhuǎn)錄，從而觸發(fā)下游生物學(xué)反應(yīng)（Yao等人，2024）。γ-分泌酶是Notch通路跨膜區(qū)域內(nèi)的最終切割酶，對Notch信號激活至關(guān)重要。它是一種位于細(xì)胞膜中的跨膜蛋白復(fù)合物，由四個關(guān)鍵亞單位組成：presenilin（PSEN-1/-2）、nicastrin、anterior pharynx defective-1和presenilin enhancer-2（Yang等人，2024）。其中，PSEN-1承擔(dān)主要催化功能，其活性反映了γ-分泌酶的水解作用。
EC是從Erythrina suberosa var.中分離出的異黃酮。在TNBC細(xì)胞中，EC已被證明能抑制TNBC細(xì)胞增殖并降低細(xì)胞活力；然而，其作用機制尚不清楚。我們發(fā)現(xiàn)EC能抑制γ-分泌酶活性，其活性部分對γ-分泌酶具有很強的親和力。在本研究中，我們基于γ-分泌酶及其小分子天然配體的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)建了藥效團模型。利用該模型，系統(tǒng)地篩選了中藥和天然產(chǎn)物中的活性成分?jǐn)?shù)據(jù)庫，以識別具有潛在治療干預(yù)作用的新型藥物候選物。在此基礎(chǔ)上，我們通過基因操作建立了過表達（OE）或敲除（KD）PSEN-1的TNBC細(xì)胞模型，并結(jié)合異種移植腫瘤模型，評估EC通過調(diào)節(jié)γ-分泌酶來減緩TNBC進展的能力。通過細(xì)胞表型實驗，我們證明了EC能有效逆轉(zhuǎn)TNBC/Taxol細(xì)胞中的Taxol耐藥性。
試劑和儀器
化合物紅藻素C（HY-N3857，CAS號63807-85-2，純度：98.0%）購自MedChemExpress（中國上海）（Tanaka等人，2018）。紫杉醇（Taxol，目錄號MB1178）購自Meilunbio（中國大連）。Taxol用作陽性對照藥物。本研究中使用的抗體包括：來自Affinity（中國江蘇）的抗PSEN-1（兔單克隆抗體#DF6910）；來自Cell Signaling Technology（美國馬薩諸塞州）的抗Notch1（兔單克隆抗體#3608）；抗Notch3（兔單克隆抗體
γ-分泌酶抑制劑藥效團的構(gòu)建及EC的發(fā)現(xiàn)
圖1展示了識別天然γ-分泌酶抑制劑的過程，最終發(fā)現(xiàn)了EC。我們最初從八個化合物庫中篩選了35,143個配體。為了優(yōu)先選擇具有藥物特性的化合物，我們根據(jù)Lipinski五規(guī)則進行了ADME/T（吸收、分布、代謝、排泄和毒性）評估。該規(guī)則指出，如果化合物符合以下條件，則可能具有良好的口服生物利用度
討論
盡管在TNBC的診斷和治療方面取得了進展，但耐藥性仍然是影響治療效果的重要障礙（Feng等人，2024）。天然來源的草藥活性成分為克服這一挑戰(zhàn)提供了有希望的途徑。在本研究中，我們基于γ-分泌酶蛋白晶體結(jié)構(gòu)及其小分子天然配體構(gòu)建了藥效團模型。利用該藥效團，我們篩選了中藥中的活性成分?jǐn)?shù)據(jù)庫
結(jié)論
我們構(gòu)建了γ-分泌酶藥效團模型以篩選天然抑制劑，并發(fā)現(xiàn)EC是一種強效的抗TNBC劑。我們證明了EC通過靶向和阻斷γ-分泌酶的活性在體內(nèi)和體外發(fā)揮抗TNBC作用。具體而言，通過抑制PSEN-1的激活來實現(xiàn)阻斷γ-分泌酶活性。此外，EC能有效逆轉(zhuǎn)TNBC/Taxol耐藥性，表明EC是治療TNBC的有希望的靶向治療候選物
資助
本工作得到了國家自然科學(xué)基金青年基金項目（編號：82204685）；遼寧省自然科學(xué)基金（編號：2023-MHLS-286）對賈慧的支持，以及國家自然科學(xué)基金（編號：81970357（2019年；82270434（2022年））對周明生的支持。
作者聲明
《Phytomedicine》作者協(xié)議
尊敬的《Phytomedicine》編輯：
我們簽署人聲明，題為“天然來源的紅藻素C通過靶向γ-分泌酶信號通路抑制三陰性乳腺癌進展并逆轉(zhuǎn)紫杉醇耐藥性”的手稿是原創(chuàng)的，之前未發(fā)表過，也未在其他地方考慮發(fā)表。
我們確認(rèn)所有署名作者均已閱讀并批準(zhǔn)了該手稿，且沒有其他人員參與其中
CRediT作者貢獻聲明
楊克凡：寫作——審稿與編輯，初稿撰寫。王迪：可視化，研究。姚闊：可視化，研究。徐冉：可視化，研究。胡立志：可視化，研究。劉月陽：可視化，研究。張璐：可視化，研究。徐倩：可視化，研究。楊欣：寫作——審稿與編輯。周明生：寫作——審稿與編輯，監(jiān)督。賈慧：寫作——審稿與編輯，監(jiān)督，
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能影響本文工作的財務(wù)利益或個人關(guān)系。
