合成高异黄烷衍生物通过干扰微管动力学抑制结直肠癌细胞生长的机制研究

本研究针对微管靶向药物(MTAs)在癌症治疗中的局限性，聚焦合成高异黄烷衍生物SH-19021和SHA-035的抗癌机制。通过体外实验和计算机模拟(in silico)证实二者可直接结合微管蛋白(tubulin)，抑制聚合并破坏微管结构，诱导G2/M期阻滞和细胞凋亡，并在小鼠异种移植模型中验证疗效，为开发新型微管解聚剂提供理论依据。

　　

微管作为细胞骨架的核心组件，其动态不稳定性在细胞分裂中扮演关键角色，这也使其成为抗癌药物研发的重要靶点。尽管紫杉醇(Paclitaxel)和长春碱类(Vinca alkaloids)等微管靶向药物(Microtubule-Targeting Agents, MTAs)已广泛应用于临床，但耐药性和神经毒性等副作用仍亟待解决。与此同时，天然产物高异黄烷酮(homoisoflavanone)因其抗血管生成和抗增殖活性备受关注，但其合成衍生物的抗癌机制尚不明确。

针对这一科学问题，韩国嘉泉大学产学合作团的研究团队在《Biochemical Pharmacology》发表论文，系统研究了合成高异黄烷衍生物SH-19021和SHA-035的抗结直肠癌作用机制。研究人员采用时间梯度实验发现，这两种化合物在1-12小时内即可诱导HCT116细胞发生G₂/M期阻滞，伴随周期相关基因表达改变和微管蛋白(tubulin) mRNA下调。通过计算机模拟对接(in silico docking)和体外微管聚合实验，首次证实二者可直接结合β-tubulin的秋水仙碱位点，抑制微管组装。免疫荧光显示处理后的细胞出现微管网络崩解，证实其具有微管解聚剂特性。更值得注意的是，SH-19021在小鼠异种移植模型中显著抑制肿瘤生长，且未观察到明显毒性。

关键技术方法包括：1) 细胞周期分析(流式细胞术)；2) 转录组测序(RNA-seq)筛选差异表达基因；3) 分子对接模拟(Autodock Vina软件)；4) 体外微管聚合检测(浊度法)；5) 免疫荧光染色观察微管形态；6) HCT116异种移植模型评估体内药效。

【合成高异黄烷衍生物SH-19021和SHA-035通过细胞周期阻滞抑制结直肠癌细胞活力】
实验显示，10 μM浓度处理6小时即可显著增加G₂/M期细胞比例(>40%)，伴随Cyclin B1和CDK1表达下调。RNA-seq分析发现，微管蛋白亚型(TUBB/TUBA1B)和着丝粒蛋白(CENPE)等有丝分裂相关基因显著下调，提示微管功能受损。

【SH-19021和SHA-035直接结合tubulin并抑制微管聚合】
分子对接显示二者与β-tubulin的Asn101、Lys254等残基形成氢键，结合能分别为-8.1和-7.9 kcal/mol。体外实验证实，10 μM浓度可使微管聚合率降低60-70%，效果优于阳性对照秋水仙碱。

【化合物破坏癌细胞微管网络结构】
免疫荧光观察到处理组细胞微管呈碎片化分布，与对照组典型的放射状结构形成鲜明对比。同步检测到微管稳定性标志物乙酰化α-tubulin水平下降，进一步验证微管动态平衡被打破。

【SH-19021展现体内抗肿瘤活性】
在HCT116异种移植模型中，每日5 mg/kg腹腔注射使肿瘤体积缩小52%，且小鼠体重无显著变化，提示毒性可控。组织病理分析显示肿瘤组织凋亡小体增多，Ki-67阳性率下降。

该研究首次阐明合成高异黄烷衍生物作为新型微管解聚剂的分子机制，突破性地发现其通过结合tubulin的秋水仙碱位点破坏微管动态平衡。相较于传统MTAs，这类化合物在保持高效抗肿瘤活性的同时可能具有更佳安全性。特别值得注意的是，SH-19021和SHA-035能同时下调多种tubulin亚型表达，这种"双重打击"策略为克服MTA耐药性提供新思路。研究团队已就相关化合物申请专利(KR102435238B1)，为后续临床转化奠定基础。这些发现不仅拓展了天然产物衍生抗癌药物的开发视野，也为结直肠癌的精准治疗提供了潜在候选药物。