天然产物ambrosin通过靶向EGFR/RhoC通路和线粒体凋亡抑制乳腺癌和膀胱癌细胞的分子机制

本研究针对晚期膀胱癌和三阴性乳腺癌缺乏有效治疗方案的临床难题，从北美和北非两种Ambrosia植物中分离出sesquiterpene lactone（STL）化合物ambrosin。研究人员通过晶体结构解析、Bru-seq转录组分析和功能实验，首次揭示ambrosin通过抑制EGFR Y1068自磷酸化和RhoC GTPase活性，激活线粒体凋亡通路（PARP cleavage），同时诱导谷胱甘肽（GSH）代谢产生耐药性的双重作用机制，为开发新型植物源抗癌药物提供了重要靶点。

　　

在癌症治疗领域，晚期膀胱癌和三阴性乳腺癌（TNBC）始终是临床治疗的难点。每年美国新增82,000例膀胱癌患者中，约25%会进展为肌层浸润或转移性疾病；而31.7万例乳腺癌患者中，三阴性亚型因缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和Her2受体表达，对靶向治疗无响应。尽管免疫治疗取得部分进展，但响应率有限，开发新型治疗策略迫在眉睫。

来自密歇根大学泌尿学系（Department of Urology, University of Michigan, Ann Arbor）的Layla El-Sawy和Mark L. Day团队将目光投向植物王国。历史上，紫杉醇（paclitaxel）和长春花碱（vinblastine）等植物源药物已成功应用于癌症治疗。受2015年诺贝尔奖得主屠呦呦发现青蒿素（artemisinin）的启发，研究人员从北非Ambrosia maritima和加勒比Ambrosia hispida两种植物中提取出sesquiterpene lactone（STL）类化合物ambrosin。这项发表于《Journal of Biological Chemistry》的研究，首次系统阐明了ambrosin通过多靶点作用抑制肿瘤的分子机制。

研究采用反向相色谱（C18）和质谱从50克干燥叶片中分离出ambrosin（分子量246.30，logP 2.28），通过X射线衍射解析其晶体结构（正交晶系，空间群P2₁2₁2₁）。利用MTS法检测21种癌细胞系发现，ambrosin对膀胱癌（UM-UC5/UC9）和乳腺癌（BT-20/MDA-231）的IC₅₀为1-9 μM。值得注意的是，其在癌症干细胞（CSC）中表现出更强活性，使膀胱癌和乳腺癌次级肿瘤球体（spheroid）形成效率降低4-10倍，ALDH1A、CD44等干细胞标志物表达显著抑制。

Bru-seq技术揭示ambrosin处理4小时后，42个共同差异基因（DEG）显著变化。通路分析显示线粒体凋亡相关基因（如促凋亡因子AIFM2、线粒体膜通透性调节因子PPIF）上调，而抗凋亡基因BCL2L1下调。Western blot证实PARP蛋白从116 kDa前体裂解为89 kDa片段，伴随caspase激活。分子对接预测ambrosin可共价结合EGFR激酶域的Cys⁷⁷⁵/Cys⁷⁹⁷，实验证实其抑制EGF诱导的Y¹⁰⁶⁸自磷酸化；同时ambrosin与RhoC的GTP结合位点Cys²⁰/Cys¹⁵⁹结合，G-LISA检测显示活性RhoC-GTP形式减少75%。

研究还发现ambrosin的"阿喀琉斯之踵"——谷胱甘肽（GSH）代谢激活是其耐药机制。薄层色谱证实GSH通过硫醇键与ambrosin的α,β-不饱和羰基结合，外源GSH使IC₅₀升高10倍；而GSH合成抑制剂BSO可增强15倍细胞毒性。

这项研究的重要意义在于：

1. 阐明ambrosin通过"双靶点抑制（EGFR/RhoC）+线粒体凋亡激活"的多重机制发挥抗癌作用

2. 首次揭示STL类化合物对癌症干细胞的显著抑制作用

3. 发现GSH代谢是ambrosin的潜在耐药通路，为联合用药提供依据

4. 晶体结构解析为基于结构的药物优化奠定基础

研究人员建议后续开展DMPK（药物代谢与药代动力学）研究，以评估ambrosin的成药性。该研究为开发针对晚期膀胱癌和TNBC的植物源创新药物提供了全新视角。