《Chemico-Biological Interactions》：Mebendazole impairs the expression and function of enzymes in nucleotide metabolism pathways, leading to Selective Cytotoxicity, Cell Cycle Arrest, and Damage to Cell Morphology in Gastric Cancer
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本研究聚焦胃癌治疗中药物选择性差与耐药性问题，研究人员围绕甲苯达唑(MBZ)对核苷酸代谢通路的调控作用展开探索。结果发现，MBZ能选择性抑制胃癌细胞AGP-01的增殖，通过下调PRPS1、TYMS、MTHFD1、HPRT1等关键基因表达，诱导G0/G1期细胞周期阻滞及细胞形态损伤，分子对接显示其与靶酶结合力强于天然配体。这为MBZ的药物重定位及胃癌代谢靶向治疗提供了新证据。
在癌症的复杂战场上，肿瘤细胞如同不知疲倦的“能量工厂”，通过重编程自身的代谢通路，疯狂汲取营养以满足其无限增殖的贪婪需求。其中，核苷酸生物合成途径尤为关键，它是DNA和RNA合成的基石，直接支撑着肿瘤的复制能力。针对这一通路的传统化疗药物，如5-氟尿嘧啶(5-FU)，虽有效但往往“杀敌一千，自损八百”，对正常细胞毒性大，且肿瘤容易产生耐药性，导致治疗失败。因此，寻找一种能精准打击肿瘤代谢弱点、同时兼具高选择性和低毒性的新策略，成为癌症治疗领域的迫切需求。在这背景下，一项发表于《Chemico-Biological Interactions》的研究，将目光投向了一种“老药”——甲苯达唑(Mebendazole, MBZ)。这种原本用于治疗寄生虫感染的药物，近年来在多种癌症中展现出抗肿瘤潜力，但其在胃癌中如何通过影响核苷酸代谢发挥作用的机制尚不明朗。本研究旨在揭示MBZ是否能够通过调控核苷酸合成通路的关键靶点，实现对胃癌细胞的选择性杀伤，从而为这种“老药新用”提供坚实的科学依据。
为了回答上述科学问题，研究团队运用了多种关键技术方法。研究主要使用了人源转移性胃癌细胞系AGP-01、非肿瘤性胃上皮细胞系MNP-01和人肺成纤维细胞系MRC-5。首先，通过Alamar Blue法测定药物的半数抑制浓度(IC50)和选择性指数(SI)，评估MBZ的细胞毒性和选择性。其次，利用克隆形成实验、流式细胞术细胞周期分析和扫描电子显微镜(SEM)，分别检测MBZ对细胞长期增殖能力、细胞周期进程和细胞形态的影响。再者，通过实时定量PCR(RT-qPCR)技术，分析了MBZ处理后核苷酸代谢相关基因(PRPS1、TYMS、MTHFD1、DHODH、HPRT1)的表达变化。此外，研究还利用公共数据库（如TCGA、GEPIA、Kaplan-Meier Plotter）分析了这些基因在胃癌临床样本中的表达及其与患者预后的关联。最后，通过分子对接模拟，预测了MBZ与上述基因对应蛋白（酶）之间的相互作用模式和结合能。
研究结果
3.1. MBZ在AGP-01胃癌细胞中显示出细胞毒性和选择性效应
研究人员首先评估了MBZ对AGP-01细胞的毒性。结果显示，随着处理时间延长，MBZ的效力显著增强，在72小时时对AGP-01细胞的IC50低至0.147 μM。更重要的是，与常用化疗药5-FU相比，MBZ表现出显著的选择性。计算的选择性指数(SI)显示，MBZ对肿瘤细胞的毒性比对非肿瘤细胞(MNP-01和MRC-5)强9到13倍，而5-FU则对正常细胞毒性更大（SI < 1）。这初步证明MBZ具有靶向杀伤胃癌细胞而相对保护正常细胞的潜力。
3.2. 长期暴露于MBZ会导致细胞周期阻滞、细胞碎片增加并抑制转移性AGP-01细胞系的增殖
鉴于核苷酸代谢与细胞增殖紧密相关，团队进一步研究了MBZ对细胞周期和增殖的影响。流式细胞术分析发现，MBZ处理48和72小时后，能诱导AGP-01细胞停滞在G0/G1期，并增加亚G1期（代表DNA碎片化）细胞的比例。克隆形成实验证实，MBZ处理48小时及以上能显著抑制细胞集落的形成能力。扫描电镜结果更直观地展现了MBZ对细胞形态的破坏：处理后的细胞表面出现疤痕、裂纹、粗糙，甚至内容物丢失，而对照组细胞形态完好。这些结果表明，MBZ通过干扰细胞周期和破坏细胞结构来抑制胃癌细胞的生长。
3.3. MBZ抑制核苷酸代谢中具有临床意义的关键靶点的基因表达
接下来，研究聚焦于MBZ对核苷酸代谢通路关键基因的调控。RT-qPCR分析发现，与正常胃细胞MNP-01相比，胃癌细胞AGP-01中TYMS、MTHFD1、DHODH和HPRT1基因的表达显著上调（其中HPRT1上调约8倍）。而用MBZ处理AGP-01细胞24小时后，所有这些被检测基因的mRNA水平均出现了2到10倍不等的显著下降，其抑制效果与阳性对照药5-FU相当。这表明MBZ能够逆转胃癌细胞中核苷酸代谢基因的异常高表达。
3.4. 核苷酸代谢途径中的酶是胃癌治疗的临床关注靶点
为了评估这些基因的临床相关性，研究人员利用公共数据库进行了分析。结果显示，PRPS1、TYMS、MTHFD1和HPRT1在胃癌组织中的表达显著高于正常组织。生存分析进一步表明，TYMS、MTHFD1和HPRT1的高表达与胃癌患者的总生存期缩短显著相关，提示这些基因是预后不良的指标，也是潜在的治疗靶点。
3.5. 分子对接分析显示MBZ与核苷酸代谢酶之间存在独特的相互作用
最后，通过计算机模拟的分子对接技术，研究人员探究了MBZ与上述基因所编码的蛋白质（酶）的直接相互作用。结果显示，MBZ能够与PRPS1、TYMS、MTHFD1、DHODH和HPRT1等酶稳定结合，其预测的结合能（通常为负值，绝对值越大结合越强）在多数情况下比这些酶的已知抑制剂或天然底物（如PRPS1的底物R5P、HPRT1的底物PRPP）的结合能更低（即绝对值更大）。例如，MBZ与PRPS1的结合能为-8.8 kcal/mol，强于其天然底物R5P（-6.0 kcal/mol）。此外，当模拟MBZ存在时酶与底物的结合情况，发现MBZ会改变酶的构象或底物的结合位置/能量，这从理论上支持了MBZ可能通过竞争性或变构抑制来干扰这些酶的正常功能。
研究结论与重要意义
本研究系统地阐明了甲苯达唑(MBZ)在抗胃癌中的一个新颖且重要的作用机制。结论表明，MBZ不仅对转移性胃癌细胞AGP-01具有优于传统化疗药5-FU的选择性细胞毒性，还能通过多管齐下的方式破坏肿瘤细胞的核苷酸代谢稳态：其一，在转录水平上显著下调PRPS1、TYMS、MTHFD1、HPRT1等关键代谢基因的表达，而这些基因的过度表达与胃癌不良预后相关；其二，在蛋白质功能层面，分子对接预测MBZ能以高亲和力直接结合并可能抑制这些酶活性，干扰核苷酸的从头合成(de novo synthesis)和补救合成(salvage pathway)；其三，上述代谢干扰最终导致癌细胞周期阻滞于G0/G1期、增殖能力丧失、细胞形态严重损伤以及DNA碎片化增加。
这项研究的意义深远。首先，它深化了对MBZ抗癌机制的理解，将其作用范围从已知的微管蛋白聚合抑制和糖代谢调控，扩展到了核苷酸代谢这一核心肿瘤标志性通路，为MBZ作为“代谢重编程调节剂”的角色提供了直接证据。其次，研究将实验室的细胞学发现与临床数据库关联，证实了所研究靶点（如TYMS、HPRT1）在胃癌患者中的过表达及其预后价值，从而增强了MBZ靶向这些通路进行治疗的临床转化合理性。更重要的是，研究突显了药物重定位(Drug Repositioning)策略的巨大潜力：MBZ作为一种已获批、安全性谱已知的抗寄生虫药，有望以更低的开发成本和更快的速度被重新用于癌症治疗，特别是为解决现有核苷酸代谢抑制剂（如5-FU）的选择性差和耐药性问题提供了新的候选方案。这项工作不仅为胃癌的代谢靶向治疗指明了新的药理靶点，也为进一步探索MBZ在更广泛癌症类型中的应用奠定了坚实的理论基础。
