CN107281172A - 二甲双胍在制备***的药物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了二甲双胍在制备***的药物中的应用,所述药物为二甲双胍盐酸盐或二甲双胍盐酸盐的组合物,所述药物通过抑制PI3K、上调p53、p21蛋白表达,从而抑制***细胞的增殖、促进***细胞凋亡、诱导***细胞周期阻滞实现预防和治疗***;该药物比铂类等***一线的药物的副作用小,比HPV疫苗的价格低廉,具有巨大的抗***的潜力和良好的开发前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物制药技术领域,特别涉及二甲双胍在制备***药物中的应用。
背景技术
***是全世界妇女最常见的肿瘤之一,发病率仅次于乳腺癌、肺癌、直肠癌,位居女性肿瘤性疾病的第四位。据保守估计,全球每年约新增加50万例临床确诊的***病例,其中大部分发生在发展中国家。随着宫颈筛查的普及,最近20年我国的***发病率已从14.6/10万下降到4.3/10万,但在一些医疗服务水平较差的乡村,***仍有很高的死亡率并且有年轻化趋势。对于***传统的治疗方法主要有手术、化疗和放疗。 另外,葛兰素史克生产的HPV(human papillomavirus 人***状瘤病毒)疫苗“希瑞适”的上市,亦能让部分女性免于HPV引起的子***。
目前治疗***的手段主要是手术治疗,但是手术治疗术后肿瘤复发率高;化疗作为辅助手段与手术治疗相结合的治疗方式可以控制肿瘤的生长、降低肿瘤的复发率、改善子***患者的愈后,但是,以铂类为基础的治疗方案常发生严重的不良反应,如骨髓抑制、肾脏毒性、神经毒性等等;HPV疫苗的治疗方式不能治疗已经感染HPV或因HPV患子***的患者,疫苗仅有预防的作用,仅仅能够预防由HPV引起的子***,已有性生活的女性接种子***疫苗效果会打折扣,由此限定了HPV疫苗的接种年龄,并且经过一段时间治疗后肿瘤易对顺铂产生耐药,导致肿瘤复发或继续发展(参见文献Lees, B.F., B.K.Erickson, and W.K. Huh, Cervical cancer screening: evidence behind theguidelines. Am J Obstet Gynecol. 2016;214(4):438-43;Crafton, S.M. and R.Salani, Beyond Chemotherapy: An Overview and Review of Targeted Therapy inCervical Cancer. Clin Ther. 2016;38(3):449-58;Beavis, A.L. and K.L. Levinson,Preventing Cervical Cancer in the United States: Barriers and Resolutions forHPV Vaccination. Front Oncol. 2016;6:19)。
二甲双胍是治疗2型糖尿病的一线药物,2005年Evans等对1993-2001年11876名老年糖尿病患者(平均年龄73岁)的恶性肿瘤发生率进行了回顾性分析,在排除年龄、性别及患病时间等因素后,结果显示:接受二甲双胍治疗的糖尿病患者比未接受二甲双胍治疗的糖尿病患者具有更低的肿瘤发生率,并且与二甲双胍应用的时间及计量成正相关关系(参见文献Evans JM1, Donnelly LA, Emslie-Smith AM, Alessi DR, Morris AD.Metformin and reduced risk of cancer in diabetic patients. BMJ (Clinicalresearch ed.), 2005. 330(7503): 1304-1305.)。对乳腺癌细胞、胃癌细胞、***癌细胞和肝癌细胞的研究表明,二甲双胍可以通过调节细胞周期蛋白p21及其相关蛋白(cydinD1、CDK4和CDK6),将肿瘤细胞周期阻滞在G0/G1期(G0期指具有***能力的组织中的细胞在反复***数次后,处于停止***状态的时期,G1期指DNA合成前期,G0/G1期指细胞处于G0到G1期)(参见文件Cai X, Hu X, Cai B, Wang Q, Li Y, Tan X, Hu H, Chen X, Huang J,Cheng J, Jing X., Metformin suppresses hepatocellular carcinoma cell growththrough induction of cell cycle G1/G0 phase arrest and p21CIP and p27KIPexpression and downregulation of cyclin D1 in vitro and in vivo. OncologyReports, 2013. 30(5): 2449-2457.)。对结直肠癌、卵巢癌细胞和胰腺癌细胞的研究表明,二甲双胍能够通过调控p53基因,诱导肿瘤细胞周期阻滞于S(DNA的复制期)或G2/M期(G2期指DNA合成后期,M期指细胞***期,G2/M指细胞处于G2期到M期)(参见文献Jeong YK,Kim MS, Lee JY, Kim EH, Ha H. Metformin Radiosensitizes p53-DeficientColorectal Cancer Cells through Induction of G2/M Arrest and Inhibition ofDNA Repair Proteins. PLoS One. 2015;23;10(11):e0143596)。目前,尚未有文献公开二甲双胍在***中的治疗作用。
可见,现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种副作用小、价格低廉以及具有良好开发前景的二甲双胍在制备***的药物中的应用,旨在解决现有技术中在***的治疗上传统的手术治疗术后复发率高,化疗和手术相结合的治疗方式容易引起严重不良反应以及HPV疫苗治疗存在明显的局限性的技术问题。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
二甲双胍在制备***的药物中的应用。
所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其中,所述二甲双胍为二甲双胍及其衍生物。
所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其中,所述药物用于治疗或/和预防***。
所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其中,所述的***的癌细胞为Hela、Caski细胞。
所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其中,所述药物的给药方式为口服或注射。
所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其中,所述药物为二甲双胍、二甲双胍衍生物、含有二甲双胍的组合物或含有二甲双胍衍生物的组合物中的一种。
所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其中,所述药物的剂型为片剂、糖衣丸、明胶胶囊、可注射制剂、可饮用混悬剂或可崩解糊剂中的一种或几种。
有益效果:
本发明提供了二甲双胍在制备***的药物中的应用,所述药物通过抑制PI3K、上调p53、p21蛋白表达,从而抑制***细胞的增殖、促进***细胞凋亡、诱导***细胞周期阻滞实现预防和治疗***;所述药物比铂类等***一线的药物的副作用小,比HPV疫苗的价格低廉,具有巨大的抗***的潜力和良好的开发前景。
附图说明
图1为本发明提供的二甲双胍抑制***Hela、Caski细胞增殖随时间和二甲双胍浓度变化图。
图2为二甲双胍促进***癌细胞Hela细胞凋亡随二甲双胍浓度变化图。
图3为二甲双胍促进***癌细胞Caski细胞凋亡随二甲双胍浓度变化图。
图4 为二甲双胍促进***癌细胞Hela细胞凋亡随时间变化图。
图5为二甲双胍促进***癌细胞Caski细胞凋亡随时间变化图。
图6为二甲双胍抑制***细胞迁移和侵袭随二甲双胍浓度变化图。
图7 为二甲双胍诱导***细胞周期阻滞随二甲双胍浓度变化图。
图8为二甲双胍抑制***细胞中PI3K、Akt表达图。
图9为二甲双胍上调p53、p21蛋白表达图。
图10为二甲双胍抑制***细胞中PI3K表达,上调p53、p21蛋白表达图。
图11 为二甲双胍对裸鼠子***异位移植瘤的抑制作用图。
具体实施方式
本发明提供二甲双胍在制备***的药物中的应用,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供二甲双胍在制备***的药物中的应用。
具体地,所述二甲双胍为二甲双胍及其衍生物。
具体地,所述药物用于治疗或/和预防***。
具体地,所述的***的癌细胞为Hela、Caski细胞。
具体地,所述药物的给药方式为口服或注射。
具体地,所述药物为二甲双胍、二甲双胍衍生物、含有二甲双胍的组合物或含有二甲双胍衍生物的组合物中的一种。
具体地,所述药物的剂型为片剂、糖衣丸、明胶胶囊、可注射制剂、可饮用混悬剂或可崩解糊剂中的一种或几种。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明,下述实施例中所用的材料、试剂等,如果没有特别说明,均可通过普通商业途径获取。
下述实施例中所使用的实验方法如无特别说明,均为常规方法。
实施例1 二甲双胍盐酸盐溶液的制备及动物的给药方式
将二甲双胍盐酸盐(购自Sigma-aldrich公司,化学文摘登记号:1115-70-4)溶于蒸馏水中,配制成不同浓度(200mM、100mM、50mM、25mM、20mM、12.5mM、10mM、6.25mM、3.13mM、2mM、0mM)的二甲双胍盐酸盐溶液,备用。
将二甲双胍盐酸盐用蒸馏水配制成50mg/kg和250mg/kg的二甲双胍盐酸盐溶液,蒸馏水阴性对照组,腹腔注射给与。
实施例2 二甲双胍抑制***Hela、Caski细胞增殖
将处于对数生长期的***细胞系HeLa、CasKi(购自中国非典型物收藏中心),以1000-2000细胞/孔的密度接种于96孔板中,24小时后更换为含有不同浓度(200mM、100mM、50mM、25mM、12.5mM、6.25mM、3.13mM、0mM)二甲双胍的完全培养基,分别于不同时间点(24小时、48小时和96小时),用XTT法(XTT,3,3'-[1-(苯氨酰基)-3,4-四氮唑]-二(4-甲氧基-6-硝基)苯磺酸钠,购自Sigma公司;XTT法,细胞活性检测方法)检测细胞增殖情况,检测方法参见《医学免疫学实验技术》(苏州大学出版社,出版日期:2011年2月)。
如图1所示,随着浓度的增加,二甲双胍对细胞增殖的抑制作用增加,其抑制***Hela、Caski细胞增殖的IC50值分别是48.3±5.8mM和80.1±3.8mM(图1A);随着处理时间的增加,二甲双胍抑制Hela、Caski细胞增殖效应逐渐增加(图1B);由此说明,二甲双胍可以抑制***细胞增殖,并具有浓度和时间依赖性。
实施例3 二甲双胍促进***细胞凋亡
将处于对数生长期的***细胞系HeLa 、CasKi(购自中国非典型物收藏中心),用PBS(phosphate buffered solution,磷酸盐缓冲液)洗涤细胞两次(2000rpm,离心5min);收集细胞,加入500µL的结合缓冲液悬浮细胞;再加入500µL Annexin V-FITC混勻后,加入5µLPropidium Iodide(碘化丙啶),混勻;室温下避光反应10分钟后用流式细胞仪检测细胞凋亡情况,激发波长Ex=488 nm、发射波长Em=530nm,Annexin V-FITC的绿色荧光通过FITC通道(FL1)检测;PI红色荧光通过PI通道(FL3)检测。加入2µg/mL的PI与培养基共浴1h后,用倒置荧光显微镜观察细胞膜损伤之后PI的吸收能力,然后用甲醇和丙酮(1:1)处理细胞5min,再用PBS清洗3次,PI染色后用流式细胞仪检测细胞周期情况。
如图2-5所示,随着二甲双胍浓度及处理时间的延长,Hela、Caski细胞凋亡率增加,因此,二甲双胍可以促进Hela、Caski细胞凋亡,并具有浓度依赖性及时间依赖性。
实施例4 二甲双胍抑制***细胞迁移和侵袭
划痕实验:取处于对数生长期的***细胞系HeLa 、CasKi(购自中国非典型物收藏中心),将细胞密度为(5~10)×105个/mL的Hela、Caski细胞铺于24孔板(每孔500 µL)上,加入含10%胎牛血清的RMPI 1640 (Roswell Park Memorial Institute 1640)或DMEM(Dulbecco minimum essential medium ,杜尔伯科极限必需培养基)培养液,培养16~24h,使形成单层细胞;用无菌牙签在单层细胞上呈“一”字划痕,用PBS清洗3次,然后分别加入不同浓度(50mM、10mM、2mM 、0mM)的二甲双胍及用50mM的二甲双胍处理不同时间(0h、24h、48h、72h),孵育24 h后,吸去培养液,用PBS清洗3次后,在倒置荧光显微镜下观察并拍照。
侵袭实验(Transwell小室):以基质胶:基础培养基为1:4的体积比稀释基质胶,按45µL/孔的量将稀释好的基质胶均匀铺于-20℃预冷后的小室中,将铺好的小室装在24孔Transwell板中,37℃培养箱内凝固1-2h;下室加入600µL 10%完全培养基,把小室卡在下室上,使小室底部完全浸没在下室的培养基中,注意小室底部的膜与下室培养基接触的部分不能有气泡;取处于对数生长期的***细胞系HeLa 、CasKi(购自中国非典型物收藏中心),用所述二甲双胍药物处理后,经胰酶消化,1000g离心5min,去除上清液,用无血清的培养基重悬;进行细胞计数,按照20万个/孔的细胞数量,将细胞悬液均匀滴加入上室中,上室每孔体积为200 µL;37℃培养24-48h后,去除上室培养基,将小室浸泡在加有足量甲醇的24孔Transwell板中固定2h;用PBS与棉签去除上室残余基质胶和细胞;用结晶紫对细胞染色30min;PBS洗去残余结晶紫,晾干后显微镜拍照后计算侵袭面积。
如图6所述,随着浓度的增加,二甲双胍明显抑制***细胞迁移和侵袭。
实施例5 二甲双胍诱导***细胞周期阻滞
取处于对数生长期的***细胞系HeLa 、CasKi(购自中国非典型物收藏中心),用胰蛋白酶处理后离心和重悬在裂解液(3.5mmol/L柠檬酸三钠,0.1% NP-40(Nonidet P 40,乙基苯基聚乙二醇), 0.5 mmol/L 三羟甲基氨基甲烷盐酸盐,1.2 mg/mL 精胺盐酸盐, 5ng/mL 核糖核酸酶,5 mmol/L 乙二胺四乙酸 ,1µg/mL 碘化丙啶, pH =7.6)中,冰上裂解10分钟,每个样收集10000个细胞,用流式细胞仪检测细胞中DNA含量及内容物,利用CellQuest 软件和ModFit LT version 2.0 软件分析数据。
数据分析结果如图7所示,随着浓度的增加,二甲双胍明显诱导***细胞周期阻滞。
实施例6 二甲双胍抑制***细胞中PI3K表达,上调p53、p21蛋白表达
1. 细胞样本的处理:取处于对数生长期的***细胞系HeLa 、CasKi(购自中国非典型物收藏中心),分别用二甲双胍(0mM、5mM、20mM)处理后,将原培养基移入15mL离心管中待用。用PBS轻轻洗涤上述细胞样品2次,每孔加入1mL预热的胰酶,37℃孵育4-5min后,使细胞完全脱落,使用原培养基1mL终止消化,吹打均匀,转移回15mL离心管中。将装有细胞样品的15mL离心管于1000rpm,离心5min,去除上层培养基,用PBS洗涤细胞沉淀2次(1000rpm,离心5min),样品去除PBS后备用或置于-80℃保存。
2. RIPA裂解法:整个裂解过程在冰上操作,防止蛋白裂解。将RIPA和PMSF(蛋白酶抑制剂),按RIPA:PMSF为100:1的比例配好,充分混匀。按细胞沉淀的量加入适当体积的裂解液,吹打混匀,置于冰中裂解30min,使细胞完全裂解,然后于4℃、16000rcf,离心15min,取上清蛋白至新的离心管中,置于-80℃保存。
3. 蛋白样品的定量(BCA法):采用Novagen公司的BCA法进行蛋白浓度的测定,方法如下:
(1)分别以浓度为0mg/mL、0.0625 mg/mL、0.125 mg/mL、0.25 mg/mL、0.5 mg/mL、1 mg/mL、2 mg/mL的标准蛋白制作标准曲线;
(2)取2µL蛋白样品加入18µL的生理盐水,每孔样品体积20µL,设置一个复孔;
(3)以A液:B液=200:1的体积比均匀混合,在标准蛋白和待测样品中每孔加入200µLBCA(2,2-联喹啉-4,4-二甲酸二钠)混合液,将96孔板置于37℃培养箱中孵育30min;
(4)酶标仪检测所述96孔板每孔的蛋白浓度;
(5)在540nm波长下检测每孔蛋白的吸光度,以标准蛋白的浓度为x轴,吸光度为y轴制作标准曲线,将样品蛋白的吸光度的平均值计代入标准曲线计算蛋白浓度,计算出的数值乘以10,得出原样品蛋白的浓度。
4. 制胶:根据PI3K分子量为110kDa,p53分子量为53kDa,β-actin分子量为46kDa,p21分子量为21kDa,选用12%及8%SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate polyacrylamidegel electrophoresis,十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳)分离胶和5%SDS-PAGE浓缩胶,使用1.5cm的玻璃板,配方如下:
5.电泳:
电泳液的配制:取94g的甘氨酸,15.1g的Tris碱和5g十二烷基硫酸钠用二次水配制成1000mL,稀释5倍后得所需电泳液。
将配制好的电泳液倒入电泳槽中,用10µL微量移液枪上样,将预冷好的蛋白样品和Maker指示剂缓慢加入加样孔中,上样后,浓缩胶电压为80V,待溴酚蓝电泳至分离胶时,改为110V,维持电压至溴酚蓝移至分离胶底部时,停止电泳,取出胶板。
6.转膜:根据彩虹蛋白预染Maker指示条带,将目的蛋白对应分子量的胶保留下来,完全浸泡于转膜液中,以防干燥;取与胶大小一致的醋酸纤维膜PVDF(polyvinylidenefluoride,聚偏氟乙烯)膜放于甲醛中浸泡10s活化,然后放置于转膜液中,由负极到正极顺序放置:海绵垫、滤纸、胶、PVDF膜、滤纸、海绵垫,放置过程中保持胶和PVDF膜的湿润,用玻璃棒赶出胶与PVDF膜之间的气泡;将做好的夹板放入装有转膜液的电泳槽中,加入适当冰袋,4℃、250mA恒流条件下转膜60min。
7. 封闭、杂交:
(1)取出转膜后的PVDF膜,蛋白面朝上并于左上角剪角作为标识,然后PVDF膜用1×TBST缓冲液洗涤1次;
(2)将(1)中洗涤后的PVDF膜用5%脱脂奶粉室温封闭2h,再用1×TBST缓冲液洗涤1次;
(3)往(2)处理过的PVDF膜中加入经一抗稀释液稀释好的一抗,4℃下摇床孵育过夜;
(4)次日将PVDF膜取出,用1×TBST缓冲液洗涤4次,每次10min;
(5)经(4)冲洗后的PVDF膜加入5%脱脂奶粉稀释好的二抗,室温摇床上孵育1.5h;
(6)经(5)处理后的PVDF膜用 1×TBST缓冲液洗涤4次,10min/次。
8. 显影(Bio-rad凝胶成像***成像):用滤纸将PVDF膜表面的TBST缓冲液吸干,然后将PVDF膜放在保鲜膜上,根据PVDF膜的大小配制ECL显色液,A、B液按1:1的比例混合,将混合液滴在PVDF膜表面,使液体覆盖整张膜,室温下避光孵育2-3min,上述操作过程避光进行。放入Bio-rad凝胶成像***成像,根据显影条带背景情况调整曝光时间,选择满意的图片,同时利用***软件分析各组条带灰度值,对结果进行分析统计,本实验重复三次以上。
如图8-10所示,二甲双胍抑制***细胞PI3K、Akt的表达,上调p53、p21表达,由此可见,二甲双胍作为PI3K/AKT及p53/p21双通路靶向抑制剂,抑制***细胞生长。
实施例7 二甲双胍对裸鼠子***异位移植瘤的抑制作用
1. 实验动物来源及饲养条件:4周龄BALB/c裸鼠,体重约15-17g,购于广东省医学实验动物中心,饲养于广州医科大学实验动物中心SPF级(specific pathogen free,无特定病原体)动物房。饲养环境:温度22-25℃,湿度40-60%,昼夜明暗交替时间为12小时/12小时。
2. 子***细胞悬液的制备:
(1)取状态良好的SiHa细胞,培养在37℃饱和湿度、5% CO2的培养箱中;
(2)光学显微镜下观察上述培养后的SiHa细胞,当细胞达到80%左右融合时,用0.25%胰蛋白酶消化传代;
(3)在超净工作台内用0.25%胰蛋白酶消化对数生长期的细胞,收集于离心管中,在转数为1000r/min 的离心机上离心5min,去掉上清液,加入不含血清的培养基,制成细胞悬液,按细胞密度(个/mL)=(4大格细胞总数/4)×10000×稀释倍数进行计数,所述细胞悬液制备成浓度为5.0×107个/mL的单细胞悬液备用。
3. 构建裸鼠移植瘤模型:取在 SPF 环境中饲养的4周龄BALB/c裸鼠20只,体重约15-17g,消毒裸鼠左前肢近腋窝处皮肤,注射无血清培养基重悬好的SiHa细胞悬液0.1mL(约含5×106个细胞),裸鼠接种子***细胞后,继续放回原饲养室饲养,待裸鼠皮下出现粟粒大小结节时
(约需 1 周)表示裸鼠模型构建成功。
4. 裸鼠移植瘤模型药物干预及处理:
(1)采用电子游标卡尺测量小鼠皮下肿瘤直径在0.3~0.5cm左右,将裸鼠编号,采用随机数表法随机分为4组,每组5只,每组裸鼠的给药方式如下表所示:
对上述裸鼠给药 24天后, 取出上述各组裸鼠的肿瘤进行观察,观察结果如图11所示,由图11中可知,二甲双胍可以明显抑制裸鼠子***异位移植瘤生长,且与PI3K/AKT及p53/p21信号通路相关。
综上所述,本发明提供了二甲双胍在制备***的药物中的应用,所述药物通过抑制PI3K、上调p53、p21蛋白表达,从而抑制***细胞的增殖、促进***细胞凋亡、诱导***细胞周期阻滞实现预防和治疗***;所述药物比铂类等***一线的药物的副作用小,比HPV疫苗的价格低廉,具有巨大的抗***的潜力和良好的开发前景。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.二甲双胍在制备***的药物中的应用。
2.根据权利要求1所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其特征在于,所述二甲双胍为二甲双胍及其衍生物。
3.根据权利要求1所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其特征在于,所述药物用于治疗或/和预防***。
4.根据权利要求1所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其特征在于,所述的***的癌细胞为Hela、Caski细胞。
5.根据权利要求1所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其特征在于,所述药物的给药方式为口服或注射。
6.根据权利要求1所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其特征在于,所述药物为二甲双胍、二甲双胍衍生物、含有二甲双胍的组合物或含有二甲双胍衍生物的组合物中的一种。
7.根据权利要求1所述的二甲双胍在制备***的药物中的应用,其特征在于,所述药物的剂型为片剂、糖衣丸、明胶胶囊、可注射制剂、可饮用混悬剂或可崩解糊剂中的一种或几种。
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