通过联合使用二氢青蒿素和菊黄素，通过靶向TOP2A蛋白协同诱导肺癌细胞的凋亡

《Pulmonary Pharmacology & Therapeutics》：Synergistic induction of apoptosis in lung cancer cells via TOP2A targeting through combined dihydroartemisinin and chrysin treatment

孙海迪|韩莉|吴宏伟|薛宏生|郎明飞|谭晶瑜

锦州医科大学第一附属医院，中国辽宁锦州121012

摘要

肺癌由于其高死亡率和发病率，仍然是一个主要的医疗挑战。为了开发新的治疗方法，将双氢青蒿素（DHA）与金丝桃素（CRS）结合，以测试它们对小细胞肺癌（SCLC）和非小细胞肺癌（NSCLC）细胞的影响。结果表明，DHA+CRS组合不仅显著降低了两种药物的有效浓度，还强烈诱导了这两种癌症类型的细胞凋亡。利用下一代测序技术，发现拓扑异构酶IIα（TOP2A）是介导这种组合疗法促进凋亡的关键分子靶点。通过TOP2A过表达和siRNA介导的沉默实验验证，确认了TOP2A在DHA+CRS激活的凋亡途径中的关键作用。从机制上讲，该组合疗法降低了TOP2A的表达，导致DNA损伤积累（表现为γH2A.X增加）和p53上调。本研究建立了一种新的治疗策略，通过较低浓度的DHA和CRS组合来治疗这两种主要的肺癌亚型。发现TOP2A作为一个治疗靶点，为药物发现开辟了新的途径，有可能扩展针对TOP2A的疗法开发。

引言

肺癌主要分为两种类型：小细胞肺癌（SCLC），约占病例的15%；非小细胞肺癌（NSCLC），占大多数，约占85%[1]。尽管近年来在治疗方法上取得了显著进展，但肺癌患者的5年生存率仍然很低，低于20%。特别是SCLC患者的生存率更低，仅为5%[2]，[3]。因此，迫切需要设计创新的治疗策略，以最大化治疗效果，同时尽量减少对患者的不良影响。

DHA是青蒿素的衍生物，主要用于治疗或预防疟疾[4]，[5]。最近的研究探讨了DHA在治疗癌症中的重新应用[6]，[7]，[8]，[9]。例如，DHA已被证明可以触发NSCLC中的多种细胞死亡途径，包括凋亡、自噬和铁死亡[10]，[11]，[12]。然而，这些研究中使用的DHA浓度相对较高，例如在A549 NSCLC细胞中的浓度为210 μM[7]，以及在A549细胞中的高抑制浓度（IC₅₀）为475 μM[13]。值得注意的是，DHA的IC₅₀值有很大的差异，根据具体细胞类型的不同，范围从几十微摩尔到几百微摩尔不等[14]，[15]，[16]，[17]，[18]，[19]，[20]。DHA在临床应用中的另一个限制是缺乏对其治疗SCLC细胞效果的研究。同样，另一种著名的抗癌药物金丝桃素（CRS）在肺癌治疗方面的研究也面临类似的挑战。其有效剂量可能超过50 μM[21]，[22]，并且迄今为止没有研究包括SCLC细胞。因此，开发降低DHA和CRS有效浓度的策略是推进肺癌治疗的关键方向。组合疗法是一种广泛采用的策略，可以在降低药物浓度的同时实现治疗效果，即使在癌症免疫治疗的时代也是如此[8]，[23]。此外，组合疗法的一个显著优势在于它能够克服治疗引起的耐药性，尤其是在高度异质性的癌症中[24]。先前的研究表明，DHA与化疗或放疗联合使用可以克服耐药性，并提高具有野生型或突变EGFR的NSCLC的治疗效果[25]，[26]，[27]。因此，期望通过提高安全性和疗效的结合使用，在肺癌治疗中取得更好的效果。

组合疗法是一种有效的策略，可以在降低治疗药物浓度的同时增强生物安全性[24]，[28]。本研究选择了一种著名的抗癌药物金丝桃素（CRS）与DHA结合，以测试它们在SCLC和NSCLC细胞中的治疗效果。先前的研究报道了CRS在多种癌症类型中的治疗效果[29]，[30]，[31]。然而，CRS或DHA在SCLC中的治疗潜力尚未得到探索，这是当前研究中的一个重要空白。鉴于大多数SCLC病例在晚期才被诊断出来，而化疗仍然是首选治疗方法[1]，[32]，这一点尤为重要。

本研究调查了DHA和CRS组合在SCLC和NSCLC细胞中的治疗效果。通过利用下一代测序技术进行全面的靶点识别，发现拓扑异构酶IIα（TOP2A）是介导这种组合疗法促进凋亡效果的关键分子候选者。通过TOP2A过表达和siRNA介导的基因沉默实验验证，我们确认TOP2A是DHA+CRS组合疗法激活的凋亡途径中的关键分子链接。机制研究表明，DHA+CRS组合通过降低TOP2A的表达来达到治疗效果，从而导致DNA损伤（表现为γH2A.X增加）并激活p53介导的凋亡信号通路。这项研究通过以较低浓度战略性地结合DHA和CRS，为治疗这两种主要的肺癌亚型建立了一种新的治疗范式。通过这种组合方法发现TOP2A作为新的治疗靶点，为药物发现工作提供了新的动力，有可能扩展针对TOP2A的治疗开发领域。

部分摘要

材料与方法

提供了一个流程图来展示工作的步骤（图1）。

DHA和CRS的组合疗法抑制SCLC和NSCLC细胞的生长

尽管先前的研究已经探讨了DHA或CRS在癌症治疗中的使用，但它们相对较高的IC₅₀值对临床应用是一个重大挑战。药物组合提供了一种实用策略，可以在保持或提高治疗效果的同时降低IC₅₀值。因此，首先在SCLC细胞H446和NSCLC细胞A549中确定了DHA和CRS的IC₅₀值。DHA和CRS的化学结构如图1A所示。在H446细胞中，DHA和CRS的IC₅₀

讨论

本研究调查了低剂量DHA和CRS组合在肺癌治疗中的治疗潜力。我们的发现表明，DHA+CRS方案有效诱导了NSCLC和SCLC细胞的凋亡。通过mRNA测序进行的转录组分析表明，TOP2A可能是这种组合发挥抗癌作用的关键介质。进一步的机制研究表明，DHA+CRS通过依赖TOP2A的途径诱导凋亡

CRediT作者贡献声明

薛宏生：资源获取、概念构思。吴宏伟：软件、数据分析、概念构思。谭晶瑜：撰写——审阅与编辑、概念构思。郎明飞：撰写——初稿、概念构思。韩莉：验证、资源获取、数据整理。孙海迪：方法学、研究

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了锦州医科大学第一附属医院科学研究（FYQKR-202203）、大连大学跨学科项目（DLUXK-2023-QN-012和DLUXK-2024-ZD-002）以及辽宁省教育部门（LJ212411258034）的支持。