Erforschung der Wirkungen und molekularen Mechanismen von Xinjiang-Lakritz-Chalcon A auf die Proliferation und Apoptose von Gebärmutterhalskrebszellen auf der Grundlage von CADD
Gebärmutterhalskrebs ist einer der bösartigen Tumore, die die Gesundheit von Frauen ernsthaft bedrohen, und seine Inzidenzrate hat in den letzten Jahren zugenommen. Untersuchungen haben ergeben, dass die Sterblichkeitsrate von Gebärmutterhalskrebs-Patientinnen in China mit einer Rate von 3,35% pro Jahr zunimmt, mit einer 10-Jahres-Wachstumsrate von 29,9%, und die Inzidenzrate bei jungen Menschen wird immer deutlicher. Eine Untersuchung von fast tausend Frauen in Xinjiang auf humane Papillomaviren (HPV) ergab eine Infektionsrate von 17,46%, was darauf hindeutet, dass die Prävention und Behandlung von Gebärmutterhalskrebs vor großen Herausforderungen steht. Die konventionellen Behandlungsmethoden für Gebärmutterhalskrebs sind derzeit Strahlentherapie, Chemotherapie und chirurgische Behandlung, die mit Problemen wie hoher Toxizität, Anfälligkeit für Resistenzen gegen Tumormedikamente und leichtes Wiederauftreten verbunden sind. Krebsstammzellen (CSCs) sind eine Art von Selbsterneuerungsfähigkeit, die das Wachstum und die Metastasierung von Tumorzellen initiieren und vorantreiben können und eine wichtige Rolle im Prozess des Wiederauftretens und der Metastasierung von Tumoren spielen. CSCs sind eine kleine Population, die in der Mikroumgebung des Tumors vorkommt, und die Forschung hat berichtet, dass Gebärmutterhalskrebs-Stammzellen (CCSCs) identifiziert und aus Gebärmutterhalskrebszellen isoliert werden können. Krebsstammzellen reagieren unempfindlich auf die meisten Chemotherapeutika und sind die Hauptursache für das Wiederauftreten des Krebses bei Patientinnen in der Genesungsphase, was die 2-5-Jahres-Überlebensrate von Patientinnen nach Strahlen- und Chemotherapie erheblich beeinträchtigt. Daher ist die Suche und das Screening nach neuartigen Strukturen, hoher Anti-Krebs-Aktivität, geringer Toxizität und tumorstammzellhemmender Aktivität von Leitverbindungen gegen Gebärmutterhalskrebs aus natürlichen Wirkstoffen von großer Bedeutung für die innovative Arzneimittelforschung.

Süßholz als medizinische und essbare Ressource wird in China schon seit langem medizinisch verwendet. Obwohl es verschiedene Sorten von Süßholz gibt, enthält das Chinesische Arzneibuch (Ausgabe 2020, Teil 1) zwei ursprüngliche Pflanzenarten, nämlich Glycyrrhiza inflata Bat. und Glycyrrhiza glabra L., von denen Glycyrrhiza inflata L. im südlichen Xinjiang, in Gansu und anderen nordwestlichen Regionen weit verbreitet ist und über reichliche Ressourcen verfügt. Die chemische Struktur der in den verschiedenen Lakritzsorten enthaltenen Chalkone variiert. Die Forschung hat bestätigt, dass Licochalcon A (LicoA) antitumorale, antibakterielle, entzündungshemmende, hepatoprotektive und immunmodulatorische Wirkungen hat, aber es gibt nur wenige Berichte über die Regulierung von Tumorstammzellmarkern bei Gebärmutterhalskrebs. Auf der Grundlage vorläufiger Grundlagenforschung hat unsere Forschungsgruppe ein traditionelles Krankenhauspräparat zur Behandlung von Gebärmutterhalserosionen durch den Zusatz von LicoA-haltigem Süßholzextrakt verbessert. Derzeit entwickeln wir vaginale Brausetabletten, die das Potenzial haben, Gebärmutterhalskrebs vorzubeugen, und die zur vaginalen antibakteriellen und entzündungshemmenden Behandlung sowie zur Behandlung von Gebärmutterhalserosionen eingesetzt werden können. Beim Screening der krebshemmenden Wirkung natürlicher Wirkstoffe wurde festgestellt, dass LicoA, ein Bestandteil des Süßholzchalcons, eine signifikante Wirkung auf die Proliferation, Apoptose und den Zellzyklus von Gebärmutterhalskrebszellen hat. Darüber hinaus hat es signifikante regulatorische Auswirkungen auf die Tumorstammzellmarker des Gebärmutterhalskrebses (Bcl-2, ALDH1A1, OCT-4, UHRF1, BIRC7, BIRC5) und die Gene der Cyclin-abhängigen Kinase 4 (CDK4). Mithilfe von CADD (Computer-Aided Drug Design) und anderen Methoden zur Vorhersage möglicher Targets wurde die Wirkung von LicoA auf die mRNA-Expressionsniveaus der oben genannten Gene untersucht, was eine umfassendere Referenz für die weitere Aufklärung der krebsbekämpfenden Wirkung von LicoA auf Gebärmutterhalskrebszellen und die Erforschung möglicher molekularer Mechanismen darstellt.

Gegenwärtig ist die chirurgische Resektion immer noch die Hauptbehandlung von Gebärmutterhalskrebs in der klinischen Praxis, kombiniert mit Chemo- und Strahlentherapie als adjuvante Therapie. Der Vorschlag der Tumorstammzellentheorie hat zu einer neuen Interpretation des Auftretens, der Entwicklung und der Behandlung von Gebärmutterhalstumoren geführt. Die Forschung hat bestätigt, dass Tumorstammzellen nicht nur die Ursache für die Toleranz der Tumorzellen gegenüber Chemo- und Strahlentherapie sind, sondern auch einer der Gründe für die Metastasierung und das Wiederauftreten von Tumorzellen. Daher ist die Verwendung natürlicher Wirkstoffe zur sicheren und wirksamen Beeinflussung von Tumorstammzellen und damit zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Gebärmutterhalskrebs und zur Verhinderung des Wiederauftretens von Gebärmutterhalskrebs nach der Behandlung eine neue Forschungsrichtung.
Aktuelle Forschungen haben bestätigt, dass Lakritze antitumorale, antibakterielle, entzündungshemmende, hepatoprotektive und immunmodulatorische Wirkungen hat. Die Region Xinjiang ist reich an Lakritze-Ressourcen, wobei das Lakritz-Chalcon A hauptsächlich in den Wurzeln und Stängeln vorkommt. Unsere Forschungsgruppe hat im Rahmen der Voruntersuchungen ein System zum Nachweis und zur Identifizierung von Chalkon A in gequollener Lakritze entwickelt und etabliert und ein Gebrauchsmuster für ein Messgerät angemeldet (Patentnummer: ZL201721685479.2). Auf dieser Grundlage wurden die Bestandteile von LicoA extrahiert und aufbereitet. Der Mechanismus der Anti-Tumor-Wirkung von LicoA beruht möglicherweise auf der Auslösung der Apoptose von Tumorzellen, aber es gibt relativ wenig Forschung zu seiner regulierenden Wirkung auf Tumorstammzellmarker bei Gebärmutterhalskrebs. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Xinjiang Lakritz-Chalcon A eine signifikante hemmende Wirkung auf die Proliferation von Gebärmutterhalskrebszellen hat und konzentrations- und zeitabhängige Effekte aufweist. Es kann Apoptose in SiHa-Zellen induzieren und den Zellzyklus in der S- und G2/M-Phase blockieren und hat einen signifikanten Downregulationseffekt auf Gebärmutterhalskrebs-Tumorstammzellmarker.

Unter normalen Umständen bildet das Retinoblastom (Rb) in der G1-Phase des Zellzyklus einen Komplex mit den E2F-Transkriptionsfaktoren und wird gehemmt. CDK4 kann den Rb-Komplex phosphorylieren, was zur Freisetzung von E2F führt, um die für den Eintritt in die S-Phase des Zellzyklus aus der G1-Phase erforderlichen Gene zu transkribieren. Ohne diese Phosphorylierungsaktivität werden die Zellen in der G1-Phase blockiert. In dieser Studie wurde das CDK4-Gen bei Konzentrationen von 25 und 50 μ g/ml Glycyrrhizinsäure-Chalcon A signifikant gehemmt. Die Expression der Stammzellmarker ALDH1A1 und OCT4 ist bei Gebärmutterhalskrebs und seinen Vorläuferläsionen, insbesondere im peripheren Blut, hochreguliert, was darauf hindeutet, dass ALDH1A1 und OCT4 als Biomarker für die Früherkennung von Gebärmutterhalskrebs oder die Überwachung der Patientenbehandlung verwendet werden können. ALDH1A1 ist an der Oxidation von Retinol zu Retinsäure im Zytoplasma beteiligt, die dann in den Zellkern übertragen wird und die Transkription von Genen in Gang setzt, die an der frühen Stammzelldifferenzierung beteiligt sind, was die Proliferation von Tumorstammzellen fördert. Das Octomer-Bindungsprotein 4 (OCT-4) ist ein Transkriptionsfaktor, der in embryonalen und adulten Stammzellen exprimiert wird und mit Zellproliferation, Differenzierung, Pluripotenz und Selbsterneuerung in Verbindung gebracht wird. Das Ausschalten von OCT-4 in embryonalen Stammzellen führt zu deren Differenzierung und zum Verlust der Stammzelleigenschaften. Glycyrrhizinsäure-Chalcon A kann auch die mRNA-Expressionsniveaus der beiden oben genannten Marker (ALDH1A1, OCT4) deutlich herunterregulieren. Darüber hinaus werden die in dieser Studie ausgewählten Tumormarker Bcl-2, UHRF1, BIRC7, BIRC5 usw. alle in Gebärmutterhalskrebszellen stark exprimiert, und ihre mRNA-Expressionsniveaus werden ebenfalls in unterschiedlichem Maße durch Glycyrrhizinsäure-Chalcon A herunterreguliert. Dies deutet darauf hin, dass die Glycyrrhizinsäure-Chalcon-A-Komponente aus den geschwollenen Xinjiang-Früchten ein gutes Forschungspotenzial zur Verhinderung des Wiederauftretens von Gebärmutterhalskrebs haben könnte.