新型20-磺酸化喜树碱衍生物XSJ81通过靶向拓扑异构酶I抑制壶腹癌的抗肿瘤活性研究

针对壶腹癌(AC)缺乏有效化疗药物的临床困境，兰州大学研究团队设计合成新型喜树碱(CPT)磺酸化衍生物XSJ81。体外实验显示其对DPC-X3细胞的IC50达0.655±0.036 μM，显著优于5-FU；体内实验证实其抗肿瘤活性且器官毒性低。机制研究揭示该化合物通过抑制拓扑异构酶I(Topo I)引起DNA损伤，阻滞G2/M期并诱导凋亡，为AC治疗提供新选择。

　　

壶腹癌(AC)作为消化道罕见恶性肿瘤，仅占所有病例的0.2%，却因病理分型复杂、手术切除困难等问题面临治疗困境。目前临床主要依赖5-氟尿嘧啶(5-FU)化疗，但存在疗效有限、毒副作用明显等缺陷。喜树碱(CPT)类化合物虽具抗肿瘤潜力，却因水解产物引发出血性膀胱炎等毒性制约临床应用。如何通过结构修饰获得高效低毒的新型CPT衍生物，成为突破AC治疗瓶颈的关键科学问题。

兰州大学的研究人员基于20位羟基磺酸化修饰策略，设计合成新型化合物XSJ81。通过MTT法测定发现，该化合物对AC细胞系DPC-X3的半数抑制浓度(IC₅₀)仅为0.655±0.036 μM，且对正常肠上皮细胞HIEC的毒性显著低于5-FU(IC₅₀>40 μM)。分子对接与质粒松弛实验证实其作用靶点为拓扑异构酶I(Topo I)，能有效抑制酶活性并引发DNA损伤。细胞周期分析显示XSJ81可将细胞阻滞于G2/M期，EdU掺入实验证实其抑制DNA复制， Annexin V-FITC/PI双染则检测到早期凋亡率显著升高。在裸鼠移植瘤模型中，XSJ81治疗组肿瘤体积较5-FU组缩小更显著，且100 mg/kg单次给药未引起明显器官毒性。该成果发表于《Bioorganic Chemistry》，为AC靶向治疗提供新候选药物。

研究采用四大关键技术：1)基于器官oids的三维培养模型模拟肿瘤微环境；2)计算机辅助分子对接预测化合物-靶点相互作用；3)荧光标记法检测细胞周期与凋亡；4)免疫印迹验证Topo I蛋白表达。所有实验均设置5-FU阳性对照组，数据经GraphPad Prism统计分析。

【XSJ81具有显著的体外抗DPC-X3细胞活性】
MTT结果显示XSJ81在系列衍生物中活性最优，对DPC-X3的IC₅₀较5-FU降低约10倍，且对HIEC细胞的毒性窗口>60倍，预示良好临床安全性。

【XSJ81诱导细胞周期阻滞与凋亡】
流式细胞术证实XSJ81处理24小时后G2/M期细胞比例从12.4%增至41.7%，伴随cyclin B1表达下调。凋亡检测显示早期凋亡率剂量依赖性升高， caspase-3/9活性显著增强。

【Topo I为关键分子靶点】
分子对接显示XSJ81与Topo I催化域形成氢键网络，结合能-8.9 kcal/mol。质粒松弛实验直接证实其抑制Topo I介导的DNA解旋功能，免疫荧光显示γ-H2AX焦点聚集，提示DNA双链断裂。

【体内抗肿瘤活性与安全性】
裸鼠移植瘤实验中，XSJ81组肿瘤体积抑制率达78.3%，显著优于5-FU组(52.1%)。病理学检查显示心、肝、肾等主要器官无显著病理改变，急性毒性试验中100 mg/kg剂量未引起体重下降。

该研究通过系统的结构-活性优化，获得具有自主知识产权的新型CPT衍生物XSJ81。其创新性体现在：1)20位磺酸化修饰突破传统CPT衍生物的水解毒性瓶颈；2)首次明确Topo I在AC治疗中的靶向价值；3)建立AC器官oids模型用于药物评价。研究成果不仅为AC患者提供潜在治疗选择，更为其他CPT类药物的结构改造提供新思路。作者Liqian Du等指出，后续将开展药代动力学研究及临床前安全性评价，推动该化合物向临床转化。