鲁塞诺西烯基（Ruthenocenyl）和1-亚adamantyl（1-Adamantyl）紫杉醇类似物能够破坏βIII-和βIVa-微管蛋白之间的平衡，从而抑制结肠癌细胞的生长和侵袭性

《Journal of Memory and Language》：Ruthenocenyl and 1?Adamantyl Paclitaxel Analogs Disrupt the Balance between βIII- and βIVa-Tubulin and Inhibit the Growth and Invasiveness of Colon Cancer

　　紫杉醇类似物（ferrocenyl、ruthenocenyl、1-adamantyl）合成后显示显著高于紫杉醇的细胞毒性（IC50达纳米摩尔级），其机制与调控βIII-tubulin表达（抑制）和βIVa-tubulin表达（激活）相关，从而抑制微管聚合并减少细胞侵袭性。研究还表明这些类似物能降低ABC转运蛋白介导的耐药性，并通过影响ILK-integrin-β1通路改变细胞黏附。

　　这项研究探讨了新型的紫杉烷类化合物对结肠癌细胞的影响，特别是它们在细胞毒性、侵袭性抑制以及抵抗性方面的表现。紫杉烷是一类广泛使用的抗癌药物，其作用机制主要在于稳定微管结构，从而阻止细胞分裂。然而，在结肠癌的治疗中，这些药物的疗效常常受到与βIII-微管蛋白（TUBB3）过表达相关的耐药性限制。研究团队合成并评估了三种新的紫杉烷衍生物：含二茂铁基团的1a、含二茂钌基团的1b以及含1-金刚烷基团的1c。实验结果显示，这些新型化合物相较于传统紫杉烷（如1）表现出更高的细胞毒性，其半数抑制浓度（IC50）值处于纳摩尔范围内，这表明它们在抗癌活性上具有显著优势。

研究还发现，这些新的紫杉烷衍生物能够有效抑制结肠癌细胞的生长和侵袭性。这一作用机制与微管异构体表达的改变有关，具体表现为βIII-微管蛋白的下调和βIVa-微管蛋白的上调。这些变化与细胞黏附复合体（focal adhesion complex）的调控密切相关，尤其是在微管与整合素相关激酶（ILK）和整合素-β1轴的相互作用上。微管与这些细胞表面蛋白的结合影响了细胞的迁移能力，从而降低了其侵袭性。因此，这些化合物通过调节微管异构体的组成，可能为癌症治疗提供一种双重作用机制，即同时抑制肿瘤生长和防止转移。

在进一步的实验中，研究团队对不同细胞系的反应进行了分析。他们发现，1b和1c在抑制细胞侵袭方面表现尤为突出，尤其在LoVo细胞中效果显著。这些细胞具有较高的βIII-微管蛋白表达，通常与更具侵袭性的肿瘤行为相关。通过调节这些异构体的表达，新的化合物能够显著降低细胞的侵袭能力。此外，研究还涉及了细胞侵袭与基质金属蛋白酶7（MMP-7）分泌之间的关系，MMP-7在细胞迁移和侵袭过程中起着关键作用。实验结果显示，1b和1c在LoVo细胞中显著降低了MMP-7的分泌，这进一步支持了它们在抑制肿瘤侵袭性方面的潜力。

此外，研究还关注了这些新型化合物对细胞耐药性的影响。传统紫杉烷在长期使用过程中可能导致βIII-微管蛋白的过表达，从而降低其疗效。而1b和1c在实验中表现出不同的行为，它们不仅不会诱导βIII-微管蛋白的过表达，反而能够减少其水平并增加βIVa-微管蛋白的表达。这种对微管异构体表达的调控可能有助于避免耐药性的发生，并增强其抗肿瘤效果。这些结果表明，1b和1c可能在抗耐药机制方面具有优势，能够主动对抗βIII-微管蛋白相关的耐药性。

在细胞培养和实验方法上，研究团队采用了多种细胞系，包括非癌性的结肠上皮细胞CCD841 CoN以及多个结肠癌细胞系，如LS180、HCT116、SW620和LoVo。这些细胞系代表了不同发展阶段的结肠癌，从而为研究提供了广泛的模型。此外，研究还使用了来自患者的结肠癌组织样本，以评估这些化合物在真实临床条件下的效果。这些样本通过组织病理学方法进行处理，并利用免疫组织化学（IHC）技术对微管异构体的表达进行分析，为研究提供了更实际的参考。

实验中还涉及了多种分析技术，如细胞活力测定、细胞周期分析、活性氧（ROS）生成检测、细胞侵袭性评估、基质金属蛋白酶7（MMP-7）分泌检测以及荧光显微镜技术。这些方法帮助研究人员全面了解新型化合物对细胞行为的影响。例如，通过细胞周期分析，他们发现这些化合物能够迅速诱导细胞周期阻滞，特别是在中期-后期交界处，从而抑制细胞分裂。此外，通过检测ROS的生成，研究团队发现这些化合物在某些细胞系中具有较强的促氧化能力，这可能与其细胞毒性有关，但并非主要作用机制。

研究还对这些化合物的分子结构进行了详细的合成和表征，确保其纯度和特性符合实验要求。通过核磁共振（NMR）和高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）等技术，研究团队确认了这些化合物的化学结构，并确保其在实验中表现出预期的生物活性。此外，研究还探讨了这些化合物是否能够被ABC转运蛋白（如ABCB1）识别，这关系到其在体内的药代动力学特性。结果显示，这些化合物与ABCB1的结合能力与传统紫杉烷相似，表明它们在药代动力学上具有一定的相似性，但可能在生物效应方面有所不同。

研究团队进一步探讨了这些化合物对细胞黏附和迁移的影响。通过荧光显微镜观察，他们发现1b和1c能够显著减少整合素-β1在细胞膜上的分布，并降低细胞黏附位点的数量。这些变化可能与微管异构体的调节有关，从而影响整合素相关信号通路的活性。整合素相关激酶（ILK）的活性变化也得到了研究，发现这些化合物能够减少ILK在细胞质中的水平，这可能与细胞迁移和侵袭性的抑制有关。

综上所述，这项研究揭示了新的紫杉烷衍生物在结肠癌治疗中的潜力。这些化合物不仅表现出更高的细胞毒性，还能通过调节微管异构体的表达，有效抑制肿瘤细胞的侵袭性。此外，它们还可能避免传统紫杉烷引发的耐药性问题，为开发新型抗癌药物提供了新的方向。这些发现对于未来的癌症治疗策略具有重要意义，尤其是在同时针对肿瘤生长和转移的治疗方案中。