开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
研究背景和立题依据:
色霉素A2(chromamycine A2)是一种分离自山东威海海域海洋放线菌WBF16(streptomyces pseudogriseolus)的主要代谢产物。经核磁共振NMR结构鉴定,色霉素A2是一种蒽醌类化合物。研究人员用此物质做体外细胞毒活性筛选实验,结果为色霉素A2对口腔上皮癌KB细胞和人肺癌A549细胞的细胞毒性很强,其IC50值分别为3.81mu;g/L、7.21mu;g/L,与阿霉素抗肿瘤的效价相当。对肝癌SMMC-7721细胞的细胞毒性也比较强,IC50值为12.58mu;g/L[1]。据此可认为色霉素A2对于某些肿瘤细胞有良好的抑制作用。目前肿瘤成为威胁人类健康的重要杀手,相关抗肿瘤药物的研究是药学工作者的重要任务之一,在运用于临床和处于研究中的抗肿瘤药物中,抗生素是很重要的一员。同时色霉素A2作为蒽醌类化合物也具有很大的抗肿瘤药物开发前景[2~4]。
本课题组主要研究色霉素A2对结肠癌HCT-116细胞系的抑制作用及诱导其凋亡的机制。相关文献报导蒽醌类化合物能抑制肿瘤细胞增殖及诱导肿瘤细胞凋亡。肿瘤的首要特征是恶性增殖、细胞增殖与凋亡失衡,抗增殖和促凋亡是治疗肿瘤的有效策略。
目前关于蒽醌类化合物抗肿瘤活性的研究已经有许多成果。研究人员已经发现蒽醌类化合物如1,8-二羟基蒽醌(danthron)能够降低C6细胞的线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential)水平,刺激细胞色素c的释放并从线粒体转移至细胞质中,同时也可提高半胱氨酸天冬氨酸酶-9 (caspase-9)和 半胱氨酸天冬氨酸酶-3(caspase-3)的水平[5~6]。通过以上现象表明1,8-二羟基蒽醌诱导C6细胞凋亡是通过线粒体途径(mitochondria-dependent pathway)进行的。在其他一些体外实验中,蒽醌类大黄素也具有诱导某些肿瘤细胞凋亡的作用。在大黄素(emodin)诱导LS1034人结肠癌细胞凋亡的研究中发现大黄素能够使LS1034细胞形态发生改变,诱导LS1034的细胞周期在G2/M期阻断,同时提高了细胞内活性氧(ROS)和Ca2 的水平,但线粒体膜电位降低[7~9]。除此之外,经大黄素处理过的细胞,经Western Blot检测,细胞中的部分蛋白质如细胞色素c(Cytochrome C)、caspase-9、Bax/Bcl-2比例均上升。在其他一些相关研究中,大黄素也被发现能够诱导人肺癌细胞A549凋亡,抑制A549细胞的VEGF的表达和分泌,促进TNF-alpha;的表达和分泌[10-11]。另外,在对大黄酚(Chrysophanol)的研究中也观察到此类药物能够通过损伤线粒体ATP合成途径(Impaired Mitochondrial ATP Synthesis)来使Hep 3B肝癌细胞凋亡,同时在实验中出现了相应的实验现象如细胞形态发生改变、细胞周期被抑制在S期、ROS水平和Ca2 浓度上升以及线粒体膜电位下降[12]。
综上所述,目前在关于蒽醌类化合物抗肿瘤活性的研究中已经发现很多相似的诱导肿瘤细胞凋亡的途径:①该类化合物能够促进细胞色素c的释放,并从线粒体转移至细胞质中,同时激活半胱氨酸天冬氨酸酶-9和-3,进而使线粒体膜电位下降;②蒽醌类化合物能够阻滞细胞周期,根据不同的蒽醌类药物,阻滞的时期有所不同;③蒽醌类化合物能够使细胞中ROS的水平上升,可能的原因是由于蒽醌类化合物具有醌的母核,因此是活泼的电子受体,能够和O2分子发生反应生成氧自由基(O2)[13~15];④该类化合物能够抑制某些肿瘤细胞的VEFG的表达和分泌,促进TNF-alpha;的表达和分泌。
本课题组以上述研究背景和方法为依据,拟对从海洋放线菌WBF16(streptomyces pseudogriseolus)分离得到的蒽醌类化合物色霉素A2通过MTT实验验证其抗肿瘤活性,而后通过DAPI染色分析肿瘤细胞核的形态变化,利用Annixin V FITC和PI染色,流式细胞仪分析细胞凋亡随药物浓度变化的情况,并且通过PI对细胞标记,流式观察细胞周期的阻滞情况,使用JC-1试剂盒对细胞染色观察线粒体膜电位变化,通过Western Blot检测细胞中细胞色素c的含量变化等发面进一步探究色霉素A2的诱导肿瘤细胞凋亡机制。该研究对于抗肿瘤药物的研发和筛选具有较重大的意义,同时为研发更具特异性和选择性的抗肿瘤化疗药物具有指导意义。
本研究要解决的问题:
色霉素A2是否具有如大黄素等蒽醌类化合物类似的抗肿瘤活性,是否对人结肠癌细胞系HCT-116有抑制作用,并分析色霉素A2诱导HCT-116凋亡的相关机制。
拟采用的研究手段和初步实验流程:
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