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CN111675919A - Pcp及其在制备抗肿瘤药物中的应用 - Google Patents

Pcp及其在制备抗肿瘤药物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工医药技术领域，涉及1,5‑二[N‑(3,5‑二(2‑(2‑甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基‑2,3,3‑三甲基‑3H‑吲哚]五碳菁溴化盐染料(简称PCP)在制备抗肿瘤药物中的应用。MTT结果显示：PCP能显著抑制结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞活力。可用于制备抗肿瘤药物。本发明的化合物PCP作为新型抗肿瘤药物或者其辅助成分进行开发，抑制肿瘤效果显著，将为治疗和治愈肿瘤提供新的治疗途径和手段。

Description

PCP及其在制备抗肿瘤药物中的应用
技术领域
本发明属于化工医药技术领域，具体涉及一种新型五甲川花菁染料PCP在制备抗肿瘤药物中的应用。
背景技术
结直肠癌是一种常见的消化系统恶性肿瘤，其发病率与死亡率近年来不断上升，现分别居全球癌症发病率和死亡率的3位和第2位。随着诊疗新技术的应用和化疗药物的不断更新，结直肠癌患者的预后得到了极大的改善，但患者总生存率并没有得到显著提高。到目前为止，对于结直肠癌的治疗，虽然有中医药辅助治疗等多种手段，但仍以手术、化疗治疗为主。手术治疗对病人身体有较大程度的损伤，而且肿瘤的进展分期也决定着手术的可行性。目前的化疗药物也存在不同程度的副作用。因此，开发新的结直肠癌治疗药物仍然是众多科研工作者的首要任务。
菁染料具有易于合成、荧光效果好、发射光谱范围可调、便于与生物分子结合等诸多优点,被广泛应用于活体生物细胞标记中。其中花菁染料在医学领域可用于基因探测、蛋白检测、荧光探针等方面。但随着生物技术发展，已合成花菁染料不能满足应用需求。因此，研究开发新型花菁染料对于生物医学领域意义重大。新型五甲川花菁染料PCP设计合成与其在制备抗肿瘤药物中的应用为本课题组首次研究，并且实验发现此化合物具有治疗结直肠癌的潜能，目前没有关于该化合物相关抗肿瘤活性的研究。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型花菁染料作为药物的新用途，具体为PCP在制备抗肿瘤药物中的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：新型五甲川花菁染料PCP在制备抗肿瘤药物中的应用，所述PCP的化学结构如下所示：
Figure BDA0002530509680000021
其相关性质如下：
化学名称：1,5-二[N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-3H-吲哚]五碳菁溴化盐染料(简称PCP)。
分子式：C67H95N2O16；分子量：1184.48；检测方式：1HNMR、13C NMR和ESI-MS；性状：蓝色固体；来源：本实验室合成。药理性质：溶于水。
进一步的，所述PCP的作用浓度为0.20-50μM。
本发明提供了一种体外抑制肿瘤细胞活力的方法，将PCP加入肿瘤细胞的培养液中，加入PCP的终浓度为0.20-50μM；所述肿瘤细胞是结直肠癌细胞系HCT116和SW480。
本发明提供了一种抗结直肠癌药物,该药物能够进入肿瘤细胞并定位到线粒体上；所述肿瘤细胞是结直肠癌细胞系HCT116和SW480。
本发明还提供了一种抗结直肠癌药物，该抗结直肠癌药物的活性成分为PCP。
本发明的有益效果。
本发明提供了PCP在制备抗肿瘤药物中的应用。MTT结果显示：PCP能剂量依赖地抑制结直肠癌HCT116和SW480细胞的增殖。平板克隆试验结果显示：PCP显著抑制人结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞集落生长，并呈现浓度依赖性。PCP的亚细胞定位结果显示：该化合物可进入肿瘤细胞并且定位到线粒体上。活性氧检测结果显示：本发明的小分子化合物能够引起细胞活性氧的产生。本发明的小分子化合物PCP作为新的抗肿瘤药物或者其辅助成分进行开发，其作用浓度小，抑制肿瘤效果显著，将为治疗和治愈肿瘤提供新的治疗途径和手段。
附图说明
图1.PCP结构鉴定1H NMR(a)、13C NMR(b)和ESI-MS(c)数据。A 1H NMR(400MHz,DMSO-d6)spectrum of PCP；B13C NMR(100MHz,DMSO-d6)spectrum of PCP；C ESI-MS ofPCP。
图2.PCP对结直肠癌HCT116细胞增殖的影响。A为不同浓度PCP干预后，细胞相对存活率结果；B-K分别为浓度为0μM、0.20μM、0.39μM、0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM、25μM、50μM的PCP干预后细胞形态及数量结果。*,P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001。
图3.PCP对结直肠癌SW480细胞增殖的影响。A为不同浓度PCP干预后，细胞相对存活率结果；B-K分别为浓度为0μM、0.20μM、0.39μM、0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM、25μM、50μM的PCP干预后细胞形态及数量结果。*,P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001。
图4.PCP抑制结直肠癌HCT116和SW480细胞增殖的平板克隆试验。A为浓度分别为0μM、0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM的PCP抑制结直肠癌HCT116细胞增殖的平板克隆试验；B为浓度分别为0μM、0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM的PCP抑制结直肠癌SW480细胞增殖的平板克隆试验。
图5.PCP在HCT116和SW480结直肠癌细胞中的亚细胞定位。A为PCP在HCT116结直肠癌细胞中的亚细胞定位；B为PCP在SW480结直肠癌细胞中的亚细胞定位。
图6.PCP在HCT116和SW480结直肠癌细胞中活性氧的测定。A为浓度分别为0μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM的PCP引起HCT116细胞活性氧的产生情况；B为浓度分别为0μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM的PCP引起SW480细胞活性氧的产生情况。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明，但所述实施旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实验方法。
应用实例1.PCP合成与结构鉴定。
PCP按照如下路线合成。
Figure BDA0002530509680000041
向50mL二口圆底烧瓶中加入丙二醛双苯亚胺盐酸盐(130.7mg，0.46mmol，1.0eq)，化合物3(526.7mg，0.92mmol，2.0eq)，除氧30min，加入除氧的冰乙酸5mL和乙酸酐5mL，搅拌10min，氩气保护下110℃反应3h。TLC监控反应结束，冷却至室温，旋蒸除去溶剂得粗品。粗品经柱层析(200-300目硅胶，流动相:甲醇：二氯甲烷＝1:20)分离得蓝色固体化合物PCP：186.0mg，产率：33.5％。
1H NMR(400MHZ,DMSO-d6)δ8.39(t,J＝14.0Hz,2H),7.67(d,J＝7.6Hz,2H),7.35(m,4H),7.25(m,2H),6.51-6.38(m,9H),5.30(s,4H),4.01(m,8H),3.67(m,8H),3.52-3.46(m,24H),3.39-3.35(m,8H),3.20(s,12H),1.73(s,12H)；13C NMR(100MHZ,DMSO-d6)δ173.44,160.05,154.86,142.17,140.96,137.41,128.54,126.17,124.97,122.59,111.34,105.34,103.88,99.87,71.27,69.91,69.77,69.59,68.79,67.25,58.03,49.08,46.50,27.27；MS(ESI):calcd for[M]+1184.48,found 1183.73。PCP结构鉴定1H NMR(A)、13C NMR(B)和ESI-MS(C)图谱如图1，A 1H NMR(400MHz,DMSO-d6)spectrum of PCP；B13C NMR(100MHz,DMSO-d6)spectrum of PCP；C ESI-MS of PCP。
应用实例2.MTT法测定PCP对结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞活力的抑制作用。
HCT116和SW480细胞按3×103/孔接种至96孔板，应用含5％CO2、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的RPMI 1640完全培养基37℃培养24h，加入不同浓度(分别为0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM)的PCP，每个浓度设定5个复孔，药物作用48h后，弃培养液，MTT试剂测定细胞活力。
测定方法为：15μL/孔加入预先配制好的MTT反应液，继续培养4h，吸弃上清，100μL/孔加入DMSO溶解还原产物，避光反应5min，490nm波长处读取吸光度值，计算细胞活力，以测定PCP干预孔吸光度值/对照孔吸光度值作为细胞活力。
IC50指细胞生长被抑制一半时抑制剂的浓度。这里即为结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞数量分别为对照组一半时PCP的浓度。
结果：PCP对结直肠癌HCT116和SW480细胞的IC50值为6.25μM。图2：PCP抑制结直肠癌HCT116细胞活力的测定；图3：PCP抑制结直肠癌SW480细胞活力的测定。其中A为不同浓度PCP干预后，细胞相对存活率结果；B-K为浓度分别为0μM、0.20μM、0.39μM、0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM、25μM、50μM的PCP干预后细胞形态及数量结果。*,P<0.05；**,P<0.01；***,P<0.001。
应用实例3.利用平板克隆试验验证PCP对结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞增殖的抑制作用。
HCT116和SW480细胞按500/孔接种至6孔板，应用含5％CO2、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的RPMI 1640完全培养基37℃培养24h，加入不同浓度(分别为0μM、0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM)的PCP，药物作用48h后，弃去含有PCP的培养基，加入不含PCP的培养基培养14d后用1％的结晶紫染色液对细胞集落进行染色，双蒸水洗去染液后晾干。
结果：PCP作用48h后能显著抑制HCT116和SW480细胞克隆生长，由单个细胞生成细胞集落的大小和数量与PCP浓度呈负相关。见图4：其中A：PCP抑制结直肠癌HCT116细胞增殖的平板克隆试验。B:PCP抑制结直肠癌SW480细胞增殖的平板克隆试验。PCP浓度分别为0μM、0.78μM、1.56μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM的PCP培养HCT116和SW480细胞2d后对细胞增殖的干预情况。
应用实例4.PCP在HCT116和SW480结直肠癌细胞中的亚细胞定位。
HCT116和SW480细胞按0.7*105的密度铺于20ml小皿，应用含5％CO2、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的RPMI 1640完全培养基37℃培养24h，加入20μM的PCP，药物作用2h后，吸弃上清，使用Mito-Tracker Green(线粒体绿色荧光探针)对线粒体进行特异性荧光染色、使用DAPI染液对细胞核进行特异性染色，在激光扫描共聚焦显微镜下观察PCP进入细胞情况以及在细胞中亚定位。
结果：见图5：20μM的PCP作用2h后进入HCT116和SW480细胞，并且定位到线粒体上。其中A为PCP在HCT116结直肠癌细胞中的亚细胞定位；B为PCP在SW480结直肠癌细胞中的亚细胞定位。蓝光为细胞核DAPI染色，绿光为线粒体Mito-Tracker Green染色，红光为PCP自身荧光,Bright Fielda为白光视野。
应用实例5.PCP在HCT116和SW480结直肠癌细胞中活性氧的测定。
HCT116和SW480细胞按0.6*105/孔接种至6孔板，应用含5％CO2、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的RPMI 1640完全培养基37℃培养24h，加入不同浓度(分别为0μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM)的PCP，药物作用48h后，吸弃上清，每孔加入培养基稀释1000倍的DCFH-DA活性氧荧光探针1mL,37℃培养箱20min后用无血清培养基洗涤三次，使用荧光显微镜直接观察活性氧产生水平。
结果:PCP在HCT116和SW480结直肠癌细胞中引起活性氧的产生，活性氧的量与PCP浓度呈正相关。见图6：A：PCP引起HCT116细胞活性氧的产生；B：PCP引起SW480细胞活性氧的产生。PCP浓度分别为0μM、3.12μM、6.25μM、12.50μM时，活性氧的产生呈现浓度依赖性。Bright Field为相应的白光视野。

Claims (6)

1.1,5-二[N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-3H-吲哚]五碳菁溴化盐染料，其特征在于，染料简称为PCP；所述PCP的化学结构如下所示:
Figure FDA0002530509670000011
2.化合物1,5-二[N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-3H-吲哚]五碳菁溴化盐染料在制备抗肿瘤药物中的应用。
3.如权利要求2所述的PCP在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于，所述PCP抑制结直肠癌细胞系HCT116和SW480细胞活力。
4.如权利要求3所述的PCP在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于，所述PCP抑制癌细胞的作用浓度为0.20-50μM。
5.如权利要求2所述的PCP在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于，PCP能够进入细胞并且定位到线粒体上，通过作用于线粒体发挥抗肿瘤作用。
6.如权利要求2所述的PCP在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于，PCP通过产生活性氧发挥抗肿瘤作用。
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