Потенциальная противоопухолевая активность нового алкалоида растительного происхождения, выделенного из Petasites hybridus (L.), in silico и in vitro

Введение. В основе некоторых цитостатиков лежат продукты растительного происхождения. Разработка новых противоопухолевых средств на основе метаболитов растений является перспективным и актуальным направлением в онкологии. Ранее путем экстракции из корневищ белокопытника гибридного (Petasites hybridus (L.)) мы получили соединение, которое расшифровано и идентифицировано как индольный алкалоид P1, близкий по строению к коринану.

Цель исследования – определение возможности связывания алкалоида, выделенного из Petasites hybridus (L.), с молекулярными мишенями, обусловливающими канцерогенез и опухолевый рост, оценка его действия на состояние культур опухолевых и нормальных клеток.

Материалы и методы. исследование проведено in silico методом молекулярного докинга и in vitro культуральными методами. Молекулярный докинг алкалоида Р1 с рецепторами эпидермального фактора роста (EGFR), тромбоцитарного фактора роста (PDGFR), MET, MRP2 и NOX4 выполнен с использованием программного обеспечения AutoDock Vina 4.0. Сетка области докинга построена в программе AutoDockTools 1.5.7. культуральные исследования проводили на культуре опухолевых высокоэкспрессирующих EGFR (Н1299) и неопухолевых (нормальные фибробласты легкого) клеток человека. клетки культивировали с различными концентрациями алкалоида, их жизнеспособность оценивали с помощью ХТТ-теста и метода прямого подсчета живых и погибших клеток.

Результаты. Максимальный показатель энергии связывания Р1 с молекулярными мишенями получен для МеТ (–8,6 ккал/моль), минимальный – для NOX4 (–5,9 ккал/моль). Энергия связывания Р1 с EGFR составила –6,4; с PDGFR –7,2; с MRP2 –6,3 ккал/моль. Связывание Р1 происходило с аминокислотными остатками активных центров большинства исследованных рецепторов.

Алкалоид Р1 способен подавлять рост культуры аденокарциномы легкого Н1299 в широком диапазоне концентраций более активно, чем в культуре нормальных фибробластов легкого: концентрация полумаксимального ингибирования Р1 составила 127,24 и 256,29 мкмоль/л соответственно. Максимальные различия количества погибших клеток линии Н1299 по сравнению с фибробластами наблюдались при концентрациях алкалоида 21,7–87 мкмоль/л, однако, несмотря на признаки нарушения митоза в виде наличия крупноядерных и многоядерных клеток культуры Н1299 при действии алкалоида, митотический индекс не менялся.

Заключение. Алкалоид, выделенный из белокопытника гибридного, способен связываться с мишенями, опосредующими опухолевый рост, повреждает клетки культуры аденокарциномы легкого Н1299. В связи с этим необходимы дальнейшие исследования его возможного противоопухолевого действия на моделях in vitro и in vivo.

1. Mushtaq S., Abbasi B.H., Uzairm B., Abbasi R. Natural products as reservoirs of novel therapeutic agents. EXCLI J 2018;4(17):420. DOI: 10.17179/excli2018-1174

2. Кит О.И., Жукова Г.В., Толкачев О.Н. и др. Противоопухолевые факторы природного происхождения и некоторые подходы к разработке эффективных схем фитотерапии в онкологии (обзор литературы с включением результатов собственных исследований). Вопросы онкологии 2022;68(5):27–38.

3. Morgillo F., Della Corte C.M., Fasano M., Ciardiello F. Mechanisms of resistance to EGFR-targeted drugs: lung cancer. ESMO Open 2016;1(3):e000060. DOI: 10.1136/esmoopen-2016-000060

4. Du H., Gu J., Peng Q. et al. Berberine suppresses EMT in liver and gastric carcinoma cells through combination with TGFβR regulating TGF-β/Smad pathway. Oxid Med Cell Longev 2021;18(21):2337818. DOI: 10.1155/2021/2337818

5. Cosme P., Rodríguez A.B., Espino J., Garrido M. Plant phenolics: bioavailability as a key determinant of their potential health promoting applications. Antioxidants (Basel) 2020;9(12):1263. DOI: 10.3390/antiox9121263

6. Златник Е.Ю., Енин Я.С., Буров О.Н. и др. Молекулярно-клеточные аспекты воздействия вторичных метаболитов Барбариса обыкновенного и Белокопытника гибридного на клеточную линию HeLa. Исследования и практика в медицине 2023;10(4):31–47. DOI: 10.17709/2410-1893-2023-10-4-3

7. Fu W., Liu L., Tong S. Berberine inhibits the progression of breast cancer by regulating METTL3-mediated m6A modification of FGF7 mRNA. Thorac Cancer 2024;15(17):1357. DOI: 10.1111/1759-7714.15321

8. Achi I.T., Sarbadhikary P., Blassan P.G., Abrahamse H. Multi-target potential of berberine as an antineoplastic and antimetastatic agent: a special focus on lung cancer treatment. Cells 2022;11(21):3433. DOI: 10.3390/cells11213433

9. Hassan S.M., Farid A., Panda S.S. et al. Indole compounds in oncology: therapeutic potential and mechanistic insights. Pharmaceuticals 2024;17(7):922. DOI: 10.3390/ph17070922

10. Roehm N.W., Rodgers G.H., Hatfield S.M., Glasebrook A.L. An improved colorimetric assay for cell proliferation and viability utilizing the tetrazolium salt XTT. J Immunol Methods 1991;142(2):257–65. DOI: 10.1016/0022-1759(91)90114-u

11. Jabbarzadeh K.P., Leong M.P., Ismail P., Ling K.H. Antitumor effects of berberine against EGFR, ERK1/2, P38 and AKT in MDA-MB231 and MCF-7 breast cancer cells using molecular modelling and in vitro study. Pharmacol Rep 2019;71(1):13. DOI: 10.1016/j.pharep.2018.07.005

12. Huang B., Wen G., Li R. et al. Integrated network pharmacology, bioinformatics, and molecular docking to explore the mechanisms of berberine regulating autophagy in breast cancer. Medicine (Baltimore) 2023;102(36):e35070. DOI: 10.1097/MD.0000000000035070

13. Zhang M., Wang C.M., Li J. et al. Berberine protects against palmitate-induced endothelial dysfunction: involvements of upregulation of AMPK and eNOS and downregulation of NOX4. Mediators Inflamm 2013;(4):260464. DOI: 10.1155/2013/260464

14. Sun A., Yang H., Li T. et al. Molecular mechanisms, targets and clinical potential of berberine in regulating metabolism: a review focussing on databases and molecular docking studies. Front Pharmacol 2024;15(6). DOI: 10.3389/fphar.2024.1368950

15. Hu M., Yan H., Li H. et al. Use of network pharmacology and molecular docking to explore the mechanism of action of curcuma in the treatment of osteosarcoma. Sci Rep 2023;13:9569. DOI: 10.1038/s41598-023-36687-z

16. Kang H.N., Kim S.H., Yun M.R. et al. ER2, a novel human anti-EGFR monoclonal antibody inhibit tumor activity in non-small cell lung cancer models. Lung Cancer 2016;5(95):57–64. DOI: 10.1016/j.lungcan.2016.02.013

17. Liu W.J., Wang L., Zhou F.M. et al. Elevated NOX4 promotes tumorigenesis and acquired EGFR-TKIs resistance via enhancing IL-8/PD-L1 signaling in NSCLC. Drug Resist Updat 2023;9(70):100987. DOI: 10.1016/j.drup.2023.100987

18. Pandey P., Khan F., Upadhyay T.K. et al. New insights about the PDGF/PDGFR signaling pathway as a promising target to develop cancer therapeutic strategies. Biomed Pharmacother 2023;161:114491. DOI: 10.1016/j.biopha.2023.114491

19. Chen Z., Vallega K.A., Chen H. et al. The natural product berberine synergizes with osimertinib preferentially against MET-amplified osimertinib-resistant lung cancer via direct MET inhibition. Pharmacol Res 2022;1(175):105998. DOI: 10.1016/j.phrs.2021.105998

20. Chin T.M., Boopathy G.T.K., Man E.P.S. et al. Targeting microtubules sensitizes drug resistant lung cancer cells to lysosomal pathway inhibitors. Theranostics 2020;10(6):2727–43. DOI: 10.7150/thno.38729