Изучение эффектов и молекулярных механизмов влияния халькона A синьцзянского набухшего плода солодки на пролиферацию и апоптоз клеток рака шейки матки на основе CADD
Рак шейки матки - одна из злокачественных опухолей, серьезно угрожающих здоровью женщин, и в последние годы уровень заболеваемости им растет. Исследования показали, что смертность больных раком шейки матки в Китае растет со скоростью 3,35% в год, а десятилетний рост составляет 29,9%, и тенденция заболеваемости среди молодых людей становится все более очевидной. По данным обследования около тысячи женщин в Синьцзяне на вирус папилломы человека (ВПЧ), уровень инфицирования составил 17,46%, что свидетельствует о том, что профилактика и лечение рака шейки матки сталкиваются с серьезными проблемами. В настоящее время традиционными методами лечения рака шейки матки являются радиотерапия, химиотерапия и хирургическое вмешательство, которые сталкиваются с такими проблемами, как высокая токсичность, подверженность опухоли лекарственной устойчивости и легкое рецидивирование. Раковые стволовые клетки (РСК) - это тип способности к самообновлению, который может инициировать и стимулировать рост и метастазирование опухолевых клеток, играя важную роль в процессе рецидива и метастазирования опухоли. КСК представляют собой небольшую популяцию, присутствующую в микроокружении опухоли, и, согласно исследованиям, стволовые клетки рака шейки матки (РШМ) могут быть идентифицированы и выделены из клеток рака шейки матки. Стволовые клетки рака нечувствительны к большинству химиотерапевтических препаратов и являются основной причиной рецидива рака у пациентов на этапе выздоровления, серьезно влияя на 2-5-летнюю выживаемость пациентов после лучевой и химиотерапии. Поэтому поиск и скрининг новых структур, высокой противораковой активности, низкой токсичности и ингибирующей опухолевые стволовые клетки активности ведущих соединений против рака шейки матки из натуральных активных ингредиентов имеет важное научное значение в инновационных исследованиях лекарственных средств.

Солодка, как лекарственный и съедобный ресурс, имеет долгую историю медицинского использования в Китае. Хотя существуют различные сорта солодки, Китайская фармакопея (издание 2020 года, часть 1) включает два оригинальных вида растения, а именно Glycyrrhiza inflata Bat. и Glycyrrhiza glabra L., среди которых Glycyrrhiza inflata L. широко распространена и имеет богатые ресурсы в южном Синьцзяне, Ганьсу и других северо-западных регионах. Химическая структура хальконов, содержащихся в различных сортах солодки, варьируется. Исследования подтвердили, что ликохалконы А (LicoA) обладают противоопухолевым, антибактериальным, противовоспалительным, гепатопротекторным и иммуномодулирующим действием, но мало сообщений о регуляции ими маркеров стволовых клеток опухолей, связанных с раком шейки матки. На основе предварительных фундаментальных исследований наша исследовательская группа усовершенствовала традиционный больничный препарат для лечения эрозии шейки матки, добавив в него экстракт солодки, содержащий LicoA. В настоящее время мы разрабатываем вагинальные шипучие таблетки, которые способны предотвратить рак шейки матки и могут быть использованы для вагинального антибактериального, противовоспалительного лечения и лечения эрозии шейки матки. В ходе исследования противораковой активности натуральных активных ингредиентов было установлено, что LicoA, входящий в состав халькона солодки, обладает значительной активностью в отношении пролиферации, апоптоза и клеточного цикла клеток рака шейки матки. Кроме того, он оказывает значительное регуляторное воздействие на маркеры опухолевых стволовых клеток рака шейки матки (Bcl-2, ALDH1A1, OCT-4, UHRF1, BIRC7, BIRC5) и гены циклинзависимой киназы 4 (CDK4). С помощью компьютерного проектирования лекарственных средств (CADD) и других методов прогнозирования возможных мишеней было изучено влияние LicoA на уровни экспрессии мРНК вышеуказанных генов, что позволило получить более полную информацию для дальнейшего выяснения противораковой активности LicoA в отношении клеток рака шейки матки и изучения его возможных молекулярных механизмов.

В настоящее время в клинической практике основным методом лечения рака шейки матки остается хирургическая резекция в сочетании с химио- и радиотерапией в качестве адъювантной терапии. Предложенная теория опухолевых стволовых клеток позволила по-новому интерпретировать возникновение, развитие и лечение опухолей шейки матки. Исследования подтвердили, что 11 стволовых клеток опухоли являются не только первопричиной непереносимости химиорадиотерапии опухолевыми клетками, но и одной из причин метастазирования и рецидива опухоли. Поэтому использование натуральных активных ингредиентов для безопасного и эффективного воздействия на стволовые клетки опухоли, тем самым снижая вероятность развития рака шейки матки и предотвращая рецидивы рака шейки матки после лечения, является новым направлением исследований.
Современные исследования подтвердили, что солодка обладает противоопухолевым, антибактериальным, противовоспалительным, гепатопротекторным и иммуномодулирующим действием. Регион Синьцзян богат ресурсами солодки, а халькон A, содержащийся в солодке, в основном распространен в ее корнях и стеблях. В ходе предварительных исследований наша исследовательская группа разработала и создала систему обнаружения и идентификации халькона А в набухшей солодке и подала заявку на получение патента на полезную модель, связанную с приборным оборудованием (номер патента: ZL201721685479.2). На основании этого были выделены и приготовлены компоненты LicoA. Механизм противоопухолевого действия LicoA может заключаться в индуцировании апоптоза опухолевых клеток, однако исследований, посвященных его регулирующему влиянию на маркеры стволовых клеток рака шейки матки, относительно мало. Результаты данного исследования показали, что халькон A синьцзянского набухшего плода солодки оказывает значительное ингибирующее действие на пролиферацию клеток рака шейки матки и проявляет эффект, зависящий от концентрации и времени. Он может вызывать апоптоз в клетках SiHa и блокировать клеточный цикл в фазах S и G2/M, а также оказывает значительное понижающее действие на маркеры опухолевых стволовых клеток рака шейки матки.

В нормальных условиях ретинобластома (Rb) образует комплекс с факторами транскрипции E2F в фазе G1 клеточного цикла и ингибируется. CDK4 может фосфорилировать комплекс Rb, что приводит к высвобождению E2F для транскрипции генов, необходимых для перехода в фазу S клеточного цикла из фазы G1. Без этой фосфорилирующей активности клетки блокируются в фазе G1. В данном исследовании ген CDK4 значительно ингибировался при концентрациях 25 и 50 мк г/мл халькона глицирризиновой кислоты А. Экспрессия маркеров стволовых клеток ALDH1A1 и OCT4 повышена при раке шейки матки и его предшественниках, особенно в периферической крови, что позволяет предположить, что ALDH1A1 и OCT4 могут быть использованы в качестве биомаркеров для раннего выявления рака шейки матки или мониторинга лечения пациентов. ALDH1A1 участвует в окислении ретинола до ретиноевой кислоты в цитоплазме, которая затем переносится в ядро и запускает транскрипцию генов, участвующих в ранней дифференцировке стволовых клеток, способствуя пролиферации опухолевых стволовых клеток. Октомер-связывающий белок 4 (OCT-4) - это транскрипционный фактор, экспрессируемый в эмбриональных и взрослых стволовых клетках, который связан с клеточной пролиферацией, дифференцировкой, плюрипотентностью и самообновлением. Нокаут OCT-4 в эмбриональных стволовых клетках приводит к их дифференцировке и потере свойств стволовых клеток. Халькон А глицирризиновой кислоты также может значительно снижать уровень экспрессии мРНК двух вышеуказанных маркеров (ALDH1A1, OCT4). Кроме того, выбранные в данном исследовании опухолевые маркеры Bcl-2, UHRF1, BIRC7, BIRC5 и т.д. высоко экспрессируются в клетках рака шейки матки, а уровни экспрессии их мРНК также в разной степени снижаются под действием халкона глицирризиновой кислоты А. Это позволяет предположить, что компонент халкон А глицирризиновой кислоты набухших плодов Синьцзяна может иметь хороший исследовательский потенциал в предотвращении рецидивов рака шейки матки.