重磅丨粤微科研团队成功揭示灵芝提取物逆转乳腺癌细胞多药耐药的作用机制

据世界卫生组织(WHO)最新数据显示,2020 年,乳腺癌已取代肺癌成为全球发病率第一的癌症,新增病例达到226万,占全球女性新发癌症总数的24.5%;死亡病例68万,位居世界第五。在中国,每年有16.9万患者被新确诊为乳腺癌。

值得庆幸的是,乳腺癌的治疗非常有效,早期存活率可达90%或更高,特别是在疾病早期被发现的情况下。但是,三阴性乳腺癌(TNBC)仍然被认为是乳腺癌中治疗最具挑战性的类型之一。因其独特的生物学特征和有限的治疗选择,即缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、HER2蛋白这些靶标,常规乳腺癌治疗的激素疗法(如他莫昔芬)和HER2靶向治疗(如曲妥珠单抗)对其无效,致使化疗成为其最常用的治疗手段。

尽管TNBC对化疗敏感,部分患者会在初期治疗中显著受益,但化疗副作用较大,无法针对肿瘤的特殊分子特征进行精准治疗,长期效果有限,特别是多药耐药(MDR)现象频发,且发展较快,这极大影响了其治疗效果。因此逆转TNBC中的耐多药问题成为亟待解决的医学挑战。(乳腺癌的多药耐药性MDR,是指肿瘤细胞对多种结构和作用机制不同的抗癌药物产生交叉耐药的现象,是乳腺癌治疗中的主要障碍之一。)

近年来,通过联合靶向药物与化疗药物来减轻耐药性的策略备受瞩目。其中,p-糖蛋白(P-gp)抑制剂展现出逆转化疗耐药的潜力,然而,这些药物常伴随不良毒性,限制了其应用。相比之下,珍稀食药用菌灵芝因其安全性在克服多药耐药MDR方面展现出独特优势,尤其是灵芝中的某些天然成分能有效抑制P-gp功能

然而,此前由于体外模型在模拟体内肿瘤微环境及评估药物反应方面的不足,限制了耐多药研究的深入。在此背景下,粤微科研团队通过建立三维(3D)多细胞肿瘤模型的实验,成功揭示了灵芝提取物对乳腺癌化疗耐药性的作用及其机理,相关研究成果已发表于国际著名期刊《Experimental Cell Research》。该项目是由广东粤微食用菌技术有限公司、澳门大学、加拿大多伦多大学共同完成的国际科研合作项目。


灵芝提取物(GLE)

有效逆转乳腺癌紫杉醇耐药性

粤微科研团队为了评估3D模型作为体外多药耐药模型的适用性,采用细胞毒性试验探讨了其对紫杉醇干预的耐药性。数据显示3D细胞模型的IC50值明显高于亲本2D细胞,提高了20倍以上。这一观察结果初步表明,3D乳腺癌细胞(MCF-7)模型存在大量紫杉醇耐药,从而证实了其在乳腺癌耐多药体外评估中的适用性。

粤微科研团队还验证了灵芝提取物(GLE)对肿瘤细胞活力的影响,结果发现:在2D和3D培养的乳腺癌细胞(MCF-7)中,三种浓度的灵芝提取物(GLE)均不足以对其造成毒杀作用


进一步的研究发现,在紫杉醇联合灵芝提取物GLE给药的情况下,2D 肿瘤细胞与Pac组相比无显著差异,提示灵芝提取物GLE不能增强紫杉醇介导的2D细胞杀伤能力。然而,在3D细胞中表现出显著的细胞生长抑制,特别是在Syn3组中(高剂量组),灵芝提取物GLE能显著促进紫杉醇对乳腺癌细胞(MCF-7)的抑杀作用,明确表明,灵芝提取物GLE在3D多细胞肿瘤模型中有效逆转紫杉醇耐药的潜力。

综上数据表明,Syn组在3D肿瘤模型中的逆转作用是由无毒GLE引起的,它可能减弱了3D细胞对化疗药物紫杉醇行为(如渗透、吸收或外排)的影响,而不是其细胞毒性。

灵芝提取物(GLE)

下调ATP水解活性抑制抗肿瘤药物外排

罗丹明123是一种具有绿色荧光的P-gp底物,细胞内荧光强度较低表明细胞具有较强的药物外排能力。研究人员对其观察发现,与紫杉醇组相比,灵芝提取物联合组特别是低浓度组能够显著抑制罗丹明123在3D MCF-7细胞中外排。表明GLE可能会降低P-gp在3D MCF-7耐药细胞较强的外排功能,增加肿瘤细胞内化疗药物浓度

为进一步明确P-gp外排药物的机制,粤微研究人员依据早前的相关研究报道:肿瘤细胞会依赖特定的ABC转运蛋白,尤其是p-糖蛋白(P-gp),借助ATP水解释放的能量将药物有效排出细胞外,这一机制与P-gp的表达水平和其调节ATP水解活性的能力密切相关,展开了实验。

结果显示,与对照组和紫杉醇单独处理组相比,各紫杉醇与GLE联合组中p-gp表达差异无统计学意义,明确说明GLE并不是通过影响p-gp表达来逆转乳腺癌多药耐药的


此后在探究GLE对P-gp ATP酶活性的影响时,研究人员在3D模型中观察到,紫杉醇与GLE联合处理相较于对照组,对ATP酶活性的抑制效果更为突出。尤为引人注目的是,与紫杉醇单独处理相比,无论是仅GLE处理还是紫杉醇与GLE联合处理的3D MCF-7耐药细胞,其ATP酶活性均显著降低。这一发现揭示:GLE是通过抑制耐药细胞中异常升高的ATP酶活性,有效阻断P-gp对化疗药物外排,进而实现了耐药性的逆转


灵芝提取物(GLE)

调节耐药细胞转录基因的表达

为进一步研究灵芝提取物(GLE)与紫杉醇联合用药后的作用机制,研发人员还发现,单独使用紫杉醇主要影响氨基酸转运和跨膜转运蛋白活性等途径,而联合GLE后,则主要影响MAPK级联调控和细胞周期过程等途径。

而KEGG富集分析也发现,Syn组和Pac组显著富集的通路包括ABC转运蛋白信号通路、癌症信号通路和MAPK信号通路。这些结果共同表明,GLE与紫杉醇的联合使用显著调节了3D MCF-7细胞的级联信号转导通路


此外,在未经治疗的2D亲本细胞和3D MCF-7耐药细胞中,ERK1/2磷酸化表达较高。然而,GLE与紫杉醇的联合使用能够剂量依赖性地降低3D MCF-7耐药细胞中的磷酸化ERK1/2水平。这一发现表明,GLE改善多药耐药癌细胞可能是通过MAPK/ERK通路的抑制实现的


综上所述,灵芝提取物GLE在逆转乳腺癌化疗耐药性方面展现出巨大潜力,为乳腺癌的治疗提供了新的思路和方法。


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