将利培酮重新用于作为三阴性乳腺癌的抗血管生成药物：从计算模型到体外实验的研究

《Frontiers in Oncology》：Repurposing risperidone as an anti-angiogenic agent for triple-negative breast cancer: a computational to in ovo investigation

三阴性乳腺癌（TNBC）缺乏ER、PR和HER2表达，易发生转移和血管生成，而VEGFR2是血管生成的重要调控因子。本研究通过基于结构的药物重定位策略，从FDA批准药物库中筛选出抗VEGFR2的利培酮，其IC50值为46.53-49.76 μM，并验证其在体外细胞增殖抑制、凋亡诱导及体内CAM模型中的抗血管生成作用。利培酮通过分子动力学模拟和MM-GBSA分析显示稳定结合VEGFR2，且HPLC纯化后达到>95%纯度，初步证明其作为TNBC治疗候选药物的可能性和临床可行性。

　　乳腺癌是全球女性中最为常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率均居高不下。根据世界卫生组织发布的《全球癌症观察站》（GLOBOCAN 2022）数据，乳腺癌在2022年新发病例约230万例，占所有癌症新发病例的11.6%，成为女性癌症发病率的主要来源。同时，乳腺癌导致的死亡人数也高达约66.6万，占全球癌症相关死亡的6.9%。在印度，乳腺癌的发病率约为19.2万例，占所有癌症病例的13.6%，死亡人数约为9.8万例。这些数据表明，乳腺癌对全球健康构成了重大威胁，尤其是在女性群体中。

乳腺癌的治疗手段在过去几十年中取得了显著进展，包括更精准的诊断技术和多种靶向治疗方案。然而，某些乳腺癌亚型的预后仍然不理想，尤其是三阴性乳腺癌（Triple-negative breast cancer, TNBC）。TNBC之所以难以治疗，是因为其细胞不表达雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人类表皮生长因子受体2（HER2），这使得传统的靶向治疗手段难以奏效。此外，TNBC具有高度侵袭性，容易发生转移，且复发率较高，进一步加剧了治疗难度。因此，寻找有效的治疗策略，特别是针对肿瘤血管生成和转移的干预手段，成为当前研究的重点。

血管生成（angiogenesis）是肿瘤生长和转移的关键过程之一。研究表明，血管生成在乳腺癌的发展过程中起着至关重要的作用，尤其是在从原位癌向浸润性癌转化的过程中。血管内皮生长因子（VEGF）是促进血管生成的最重要因子之一，而VEGF受体2（VEGFR2）则是这一过程中的核心调控蛋白。VEGFR2属于受体酪氨酸激酶家族，其结构包括两个酪氨酸激酶结构域、一个跨膜结构域和七个免疫球蛋白样结构域。这些结构特征使得VEGFR2在肿瘤生长和转移中扮演重要角色。因此，针对VEGFR2的抑制剂被认为是治疗TNBC的潜在靶点之一。

在肿瘤治疗领域，药物再利用（drug repurposing）作为一种创新策略，近年来受到广泛关注。药物再利用是指利用已批准上市的药物，探索其在新适应症中的应用。这种方法相比从头开发新药具有诸多优势，例如成本更低、周期更短、风险更小。尤其对于一些临床应用已有多年但尚未完全发挥潜力的药物，药物再利用为开发新的治疗方案提供了新的思路。在本研究中，研究人员采用了一种基于结构的药物再利用方法，通过计算机模拟、分子动力学分析、体外实验和体内模型（如鸡胚绒毛膜血管模型，CAM）相结合的方式，评估现有药物对VEGFR2的抑制作用，从而探索其在治疗TNBC中的潜力。

研究首先从FDA批准的药物库中筛选出可能具有抗VEGFR2活性的化合物，并通过高通量虚拟筛选（high-throughput virtual screening, HTVS）确定了候选药物。在虚拟筛选过程中，研究人员使用了Schr?dinger软件平台，结合VEGFR1和VEGFR2的三维结构，对药物分子与受体的结合情况进行模拟分析。结果显示，与VEGFR1相比，VEGFR2与更多药物分子具有较高的结合亲和力，因此进一步选择了VEGFR2作为研究目标。通过筛选和分析，研究人员最终确定了两种候选药物：拉贝洛尔（labetalol）和利培酮（risperidone）。其中，利培酮的结合亲和力和稳定性表现优于拉贝洛尔，因此被选为后续实验的主要对象。

为了验证利培酮的抗血管生成活性，研究人员进行了分子动力学（molecular dynamics, MD）模拟，以评估药物与VEGFR2结合后的稳定性和动态行为。模拟结果显示，利培酮与VEGFR2的结合更为稳定，其结合后蛋白质结构的偏差值（RMSD）较低，表明药物与受体的相互作用较强。此外，研究人员还通过MM-GBSA（分子力学-广义Born溶剂化表面能）方法计算了药物与受体之间的结合自由能，进一步支持了利培酮作为抗VEGFR2药物的潜力。

在体外实验中，研究人员使用了MDA-MB-231和MDA-MB-468这两种典型的三阴性乳腺癌细胞系，评估利培酮的抗增殖活性。通过MTT法和Trypan Blue染色实验，研究人员发现利培酮能够显著抑制细胞增殖，其半数抑制浓度（IC50）范围为46.53至49.76 μM。这一结果表明，利培酮在体外环境中对三阴性乳腺癌细胞具有一定的杀伤作用。此外，通过Hoechst/PI双染色实验，研究人员还观察到利培酮能够诱导细胞凋亡，特别是在较高浓度下，凋亡细胞的比例显著增加。

为了进一步验证利培酮的抗血管生成能力，研究人员采用了CAM模型进行体内实验。CAM模型是一种常用的反向血管生成研究方法，因其能够在不伤害胚胎的情况下评估药物对血管生成的影响。实验结果显示，利培酮能够显著减少CAM模型中血管的分支点数量和平均血管长度，表明其具有良好的抗血管生成活性。这一发现为利培酮在治疗三阴性乳腺癌中的应用提供了新的证据。

利培酮是一种非典型抗精神病药物，主要用于治疗精神分裂症、双相情感障碍等神经系统疾病。然而，近年来有研究表明，利培酮可能在抗癌方面也具有潜力。例如，已有研究指出利培酮对胃癌和结直肠癌具有一定的抑制作用。此外，一些抗精神病药物还被发现能够增强化疗药物（如多柔比星和替莫唑胺）的效果，从而提高抗肿瘤治疗的疗效。这些发现表明，利培酮可能通过多种机制发挥抗癌作用，包括抑制VEGFR2活性、诱导细胞凋亡以及影响线粒体功能等。

在本研究中，利培酮的抗肿瘤作用可能与多种信号通路的干预有关。例如，一些研究表明，抗精神病药物可以通过阻断VEGFR2的活性，抑制肿瘤细胞的血管生成和迁移能力。此外，利培酮还可能通过影响线粒体膜电位，导致细胞凋亡。这些作用可能通过多种机制协同发挥作用，从而有效抑制肿瘤的生长和转移。然而，尽管利培酮在体外和体内实验中表现出一定的抗癌活性，其作用机制仍需进一步研究。

尽管利培酮显示出一定的抗癌潜力，但其在临床中的应用仍面临诸多挑战。首先，利培酮的IC50值虽然在合理范围内，但相较于某些已知的VEGFR2抑制剂（如舒尼替尼或贝伐珠单抗），其抑制效果相对较弱。这可能意味着利培酮在治疗三阴性乳腺癌时需要与其他药物联合使用，以提高整体疗效。其次，利培酮作为中枢神经系统药物，具有一定的副作用，例如锥体外系反应、代谢紊乱等。因此，在将其用于肿瘤治疗时，需要进一步优化剂量、改进给药方式，以减少对中枢神经系统的不良影响。

此外，本研究的局限性也值得关注。例如，未对VEGFR2的抑制作用进行直接的蛋白水平验证，且CAM实验中仅使用了一种药物浓度，缺乏剂量-反应关系的系统研究。这些不足可能影响研究结果的全面性和准确性。因此，未来的研究需要进一步探索利培酮在体内模型中的效果，并结合更全面的药理学分析，以明确其在治疗三阴性乳腺癌中的具体作用机制和临床应用前景。

总体而言，本研究通过结构基药物再利用的方法，发现利培酮可能对三阴性乳腺癌具有一定的抑制作用。尽管其作用机制尚未完全阐明，但研究结果表明，利培酮在体外和体内实验中均表现出良好的抗增殖和抗血管生成活性。这一发现为利培酮在肿瘤治疗中的再利用提供了新的方向，尤其是在针对三阴性乳腺癌的治疗策略中。然而，为了推动利培酮在临床中的应用，仍需进一步研究其作用机制、剂量优化以及与其他治疗手段的联合应用。此外，还需要评估其在动物模型中的效果，以及其在人体中的安全性和有效性，以确保其具备实际临床应用的潜力。