中药化学成分库中结肠癌BRAFV600E抑制剂的筛选

张欢欢，方 杰，毛诗莹，杨 扬，谢 珲，余陈欢

(浙江省医学科学院浙江省实验动物中心，浙江省实验动物与安全性研究重点实验室，浙江 杭州 310013)

BRAFV600E突变，即BRAF蛋白产物第600位的缬氨酸(V)被谷氨酸(E)替代，持续性激活下游MAPK信号通路，使细胞增殖异常，进而引发肿瘤[1]。该突变首先在黑色素瘤中被发现，且呈高频率突变的状态，目前已经成为黑色素瘤的治疗靶标[2]。然而，约10%结肠癌也存在BRAFV600E突变[3]，但由于我国结肠癌的发病率远远高于黑色素瘤，因而开发治疗结肠癌BRAFV600E突变的靶向药物更具有临床价值和经济效益。

目前，临床上常用的威罗菲尼、达拉菲尼等BRAFV600E抑制剂，能够有效治疗80%以上BRAFV600E突变型黑色素瘤[4]，但是对BRAFV600E突变型结肠癌的抑制效果却不足5%[5]。近年来，BRAFV600E突变型结肠癌作为一种独特的生物样本，因其难以进行标准的化疗治疗和严重的不良预后[6]，已成为目前结肠癌治疗的重点。本研究通过慢病毒载体感染构建BRAFV600E稳定表达的CT26细胞稳转株，用于评价中药化学成分库中筛选所得的BRAFV600E高亲和小分子抑制剂的体外抑癌活性，为中药治疗结肠癌的作用机制研究提供新的思路和方法，同时也为开发高效抑制BRAFV600E突变型结肠癌的药物提供实验依据。

1 材料与方法

1.1细胞株与试剂小鼠结肠癌CT26细胞株，浙江省医学科学院实验动物中心保存。RPMI 1640培养基(BBI)；胎牛血清(Hyclone)；BRAFV600E慢病毒(PPL)；中药单体化合物库(TargetMol)；MTT(Sigma)；抗体BRAFV600E(26039，NewEast Biosciences)；MEK(4694S)、p-MEK(9154S)、p-ERK(4370S)抗体，均购自CST公司；ERK(16443-1-AP)、β-actin一抗(60008-1-Ig)，均购自Proteintech公司；蛋白marker(上海翊圣)。

1.2仪器CO2培养箱(Eppendorf)；荧光倒置显微镜(ZEISS)；多功能酶标仪(MD)；流式细胞仪(BD公司)；电泳仪及转膜仪(Bio-Rad)；化学发光分析仪(Linex)。

1.3细胞培养及分组CT26细胞置于含10%胎牛血清的RPMI 1640 培养基中，在37 ℃、5% CO2培养箱培养，2～3 d传代1次。设计引物扩增含CT26细胞对应人BRAFV600位点的序列，并进行测序。

1.4BRAFV600E慢病毒感染CT26细胞取对数生长期CT26细胞，接种于6孔板，待细胞生长到汇合度为50%时，更换为1 mL新鲜培养基，将60 μL病毒滴度>1011PFU·L-1的BRAFV600E慢病毒与4 μL聚凝胺(Polybrene)预混后加到培养基，37 ℃、5% CO2培养条件下继续培养48 h，加入4 mg·L-1嘌呤霉素筛选1周，获得BRAFV600ECT26稳转株。

1.5细胞增殖检测细胞接种于96孔板，每孔5 000个，每组处理6个复孔，分别在d 1、2、3每孔加入5 g·L-1MTT 20 μL，继续培养4 h。弃旧液，每孔加入150 μL二甲基亚砜，避光放置30 min，至紫色结晶完全溶解。多功能酶标仪在490 nm处测量吸光值。

1.6细胞划痕实验取两组对数生长期细胞接种于6孔板，待细胞汇合度为90%，用灭菌枪头在孔板底部单层细胞的中央划出一划痕，PBS洗去死细胞后，显微镜下拍照，并于24 h后观察细胞生长状态并拍照。ImageJ软件计算各组0 h和24 h划痕面积，计算划痕愈合率，愈合率=(0 h划痕面积-24 h划痕面积)/0 h划痕面积×100%。

1.7Westernblot检测BRAFV600E细胞MEK/ERK通路蛋白分别收集BRAF野生型组、BRAFV600E突变型组对数生长期细胞，RIPA裂解，蛋白定量后，取等量进行SDS-PAGE，转移到PVDF膜上，孵育一抗、二抗，化学发光分析仪检测各组BRAFV600E、MEK、p-MEK、ERK、p-ERK的蛋白变化，以β-actin为内参。MTT确定特异性抑制BRAFV600ECT26细胞的药物组，药物处理48 h以同上的方法检测BRAFV600E表达。

1.8中药单体化合物筛选利用Discovery Studio 4.0软件(DS)，将Targetmol中药单体化合物数据库中的3万个天然产物与BRAFV600E蛋白对接，进行计算机虚拟筛选，总能量越低，亲和度越高，以此确定候选化合物，并将排分靠前的10个化合物分别进行体外活性验证，观察其对BRAF野生型和BRAFV600E突变型细胞的抑制作用。将细胞分为CT26 野生型对照组、BRAFV600E组，接种对数生长期细胞于96孔板，每孔5000个细胞，12 h后加入高、中、低浓度候选化合物，继续培养 48 h后，进行MTT检测。药物抑制率=(1-药物处理组OD/未加药物对照组平均OD)×100%。

2 结果

2.1BRAFV600E对CT26细胞增殖和迁移的影响前期测序结果显示，CT26细胞的BRAF基因为野生型(数据未给出)。BRAFV600E慢病毒感染CT26细胞，并经嘌呤霉素1周筛选，获得BRAFV600ECT26稳转株。Fig 1的MTT检测结果显示，在d 2、3，细胞处于对数生长期，BRAFV600ECT26细胞相比野生型CT26细胞增殖速度更快，差异具有显著性(P<0.05)。Fig 2的划痕实验结果表明，BRAFV600ECT26组24 h后划痕愈合能力明显强于野生型CT26组，量化愈合率有显著差异。以上结果说明，BRAFV600E能够促进CT26细胞增殖和迁移。

2.2BRAFV600E对CT26细胞MEK/ERK通路的影响Fig 3的Western blot结果显示，BRAFV600ECT26组高表达BRAFV600E蛋白，而野生型CT26组则无表达；与野生型CT26组相比，BRAFV600ECT26组p-MEK蛋白表达上调，但总MEK和ERK蛋白表达差异无显著性。

Fig 1 Effect of BRAFV600E on CT26 cell n=6)

*P<0.05vswild group

Fig 2 Effect of BRAFV600E on CT26 cell migration n=3)

A: The result of wound healing(×50); B: Quantization of wound healing rate.*P<0.05vswild group.

2.3特异性抑制BRAFV600ECT26细胞中药单体化合物筛选如Tab 1所示，DS初筛得到18种与BRAFV600E具有高亲和性的候选中药单体化合物。采用MTT法，分别检测18种化合物对BRAFV600ECT26组和野生型CT26组细胞增殖的抑制效果。Fig 4结果显示，给药48 h后，低、中剂量芦荟素、安格洛苷C和杯苋甾酮对BRAFV600E组细胞增殖抑制效果优于对照组，差异具有显著性(P<0.05)；但在高剂量给药浓度下，两组间差异无显著性。宝藿苷I(baohuoside I)、地奥司明(diosmin)和朝霍定C(epimedin C)对两组细胞增殖均有抑制效果，并随药物浓度升高，抑制率逐渐增加，但两组细胞的抑制率差异无显著性。其他药物对两组细胞均无明显抑制效果(数据未给出)。同时，Western blot结果显示(Fig 4)，药物作用48 h后，随着芦荟素、安格洛苷C和杯苋甾酮浓度的增加，细胞中BRAFV600E蛋白表达逐渐降低。

Fig 3 Effect of BRAFV600E on MEK/ERK pathway in CT26 cells

Tab 1 High BRAFV600E affinity monomers screened by DS

VDW: Van der Waals force; Hbond: Hydrogen bonds; Elec: Electric charge.

Fig4InhibitoryeffectofcompoundsfromtraditionalChinesemedicineonBRAFV600ECT26cells

3 讨论

BRAFV600E突变型结肠癌常见于近端结肠，分化较差，且与微卫星不稳定性(Microsatellite Instability，MSI)相关，原发肿瘤体积较大，化疗的缓解率和临床获益都较低[7]。研究表明，BRAFV600E突变能够持续激活MEK/ERK通路，并使癌细胞具有较高的增殖和迁移能力。此外，相对于黑色素瘤细胞，结肠癌细胞中表皮生长因子受体(Epidermal Growth Factor Receptor，EGFR)活化水平更高；接受BRAF抑制剂处理后，可导致MAPK通路的再度激活，进而使其对BRAF抑制剂产生耐药[8]。因此，针对BRAFV600E突变型结肠癌，常采用联合用药的策略，抑制EGFR-RAS-BRAF-MEK-ERK通路的激活[9]，如采用双药联用，同时抑制EGFR/BRAF或者BRAF/MEK；或三药联用，抑制EGFR/BRAF/MEK[10]。但是这些靶向药物常常毒副作用较强，成分较高，且疗效甚微[11]，因此，研发新型的抗结肠癌BRAFV600E抑制剂已成为目前国内外研究的热点。

中药及天然药物中的小分子化合物因其毒副作用小、作用广泛等特点，是寻找治疗结肠癌药物的重要来源[12-14]。已有报道证实，某些中药成分能调控结肠癌细胞增殖[15]，但针对BRAFV600E突变型结肠癌的中药单体化合物的研究，尚未见报道。本研究通过计算机虚拟筛选并结合体外细胞实验发现，与野生型CT26组相比，芦荟素、安格洛苷C和杯苋甾酮对BRAFV600ECT26细胞具有明显的抑制作用，尤其在低、中剂量给药浓度下，对BRAFV600ECT26细胞抑制率在40%左右；且对野生型CT26细胞几乎没有抑制效果，提示这3种中药单体化合物可能是结肠癌BRAFV600E的特异性抑制剂；而宝藿苷I、地奥司明和朝霍定C对野生型和突变型CT26细胞均有抑制作用，且两组间抑制率差异无显著性，提示其存在着其他机制发挥抑癌作用。同时，Western blot结果也显示，药物作用48 h后，随着芦荟素、安格洛苷C和杯苋甾酮浓度的增加，细胞中BRAFV600E蛋白表达逐渐降低，进一步证明了3种化合物对BRAFV600E突变型CT26结肠癌细胞具有特异性抑制效果，但其药效机制及成药性仍需进一步通过体内、外实验证明。