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中科院福建物质结构研究所关于参与申报2018年福建医学科技奖项目的公示
更新日期:2018-05-14  

现将我单位作为第二完成单位参与申报的2018年福建医学科技奖项目“南瓜蛋白的结构及抗肿瘤作用研究”予以公示。任何单位和个人若对拟申报的项目有异议,可在公示之日起五个工作日内以书面形式向科技处提出。异议应当签署真实姓名或加盖单位公章,并注明联系方式。

  人:陈白泉  

联系电话:0591-63173796


附件:2018年福建医学科技奖推荐书


科学技术处

2018514

 

 

附件

2018年福建医学科技奖推荐书


一、项目基本情况

科技成果登记号:9352018J0009 序号: 编号:

项目名称

中 文

南瓜蛋白的结构及抗肿瘤作用研究

英 文

Study on the structure and anti-tumor effect of cucurmosin

主 要

完成人

谢捷明,陈明晃,黄鹤光,许春森,王丛菲,刘庭波,侯晓敏,阙文忠,孙建成,叶晓明

主 要

完成单位

福建医科大学,中国科学院福建物质结构研究所,福建医科大学附属协和医院

项目名称可否公布

可 否

密级及保密期限


主题词

南瓜蛋白;结构;抗肿瘤作用;核糖体失活蛋白

学科分类

代码□□□ □□ □□

名称:基础药理学

评审学组

A.基础医学组B.临床医学组C.预防医学与卫生学组

D.药学组E.中医、中药学组

任务来源

A.国家计划B.部委计划C.省、市、自治区计划D.厅委局、设区市、高校计划E.基金资助F.国际合作G.其他单位委托H.自选I.非职务J.其他

项目起止时间

起始199710月 日

完成:2017630

1完成人所在单位


负责人签名:



 

公 章

 

年 月 日

档 案 审 查 意 见




 


公 章

 

年 月 日


推荐(汇总)单位


负责人签名:



 

公 章


年 月 日

福建省医学会印制


二、项目简介

 

项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况:

本项目属于生物与新医药技术领域。从南瓜果肉中分离纯化新的I型核糖体失活蛋白—南瓜蛋白,并系统地进行结构和抗肿瘤作用研究。CUS晶体结构包含2个结构域:由7α-螺旋和8β-折叠构成的N端大结构域和3α-螺旋和2β-折叠组成的C端结构域;CUS244个氨基酸残基组成,具有RNA-N糖苷酶活性中心,Asn225为糖基化位点。CUS对体外培养的多种肿瘤细胞具有明显的的增殖抑制和诱导凋亡作用,而对人正常肝细胞株和外周血淋巴细胞的抑制作用较小,表现出一定的选择性;CUSSTI571全反式维甲酸、亚砷酸、吉西他滨及吉非替尼等多种临床药物均具有协同抗肿瘤作用;CUS对吉西他滨耐药的胰腺癌细胞具有一定的逆转耐药性作用;CUS对多种人肿瘤小鼠移植瘤具有显著的抑制作用,其中对小鼠原位肝癌和胰腺癌的抑瘤率分别达77%59%CUS可下调K562细胞P210bcr/abl蛋白水平和c-Myc表达、下调HepG2细胞bcl2/bax的比率和激活caspase-3、下调胰腺癌细胞的EGFRPDGFRNotch等信号分子的蛋白表达水平及抑制其下游相关的信号通路。通过原核系统表达出重组CUS,与纳米抗体7D12构建的重组免疫毒素rE/CUS,对EGFR高表达的肿瘤细胞具有显著的靶向杀伤作用。上述结果表明,南瓜蛋白是具有高效抗肿瘤作用的新的I型核糖体失活蛋白,可进行结构改造和用于制备免疫毒素,具有潜在的抗肿瘤临床应用前景。


(不超过800个汉字)

三、项目详细内容

  1. 立项背景

恶性肿瘤是严重威胁人类生命健康的疾病,目前临床常用的化疗药物在杀伤肿瘤细胞的同时,也很大地损伤了正常组织和细胞,这就限制了它的应用。寻找高效、低毒的治疗肿瘤的药物已成为当前抗癌药物研究的方向和迫切任务。从天然物质中寻找抗肿瘤药物已被认为是一种有效的途径,对天然活性物质进行抗肿瘤作用的研究,尤其在抑制增殖及诱导凋亡和分化方面进行探索,将有助于获得理想的抗肿瘤药物。

核糖体失活蛋白(ribosome-inactivating protein,RIP)广泛存在于高等植物中,通常按结构不同分为两型[1819]:Ⅰ型RIP为单链蛋白,如天花粉蛋白,在植物RIP中占多数;Ⅱ型RIP是通过二硫键连接的双链蛋白,如蓖麻毒素。Ⅰ型RIP与Ⅱ型RIPA链一样,是一类RNA N-糖苷酶或多核苷酸∶腺苷糖苷酶,能专一地水解真核细胞核糖体28S rRNA4324位上的腺嘌呤碱基与核糖之间的N-C糖苷键,释放出一个腺嘌呤碱基,从而阻遏了延长因子与核糖体的结合,抑制蛋白质的生物合成,具有抗生育、抗病毒和抗肿瘤等多种生物学活性。由于Ⅱ型RIPB链具有凝集素的功能,可识别正常细胞表面的D-半乳糖,因而有很大的毒性,限制了其在人体内的应用。而Ⅰ型RIP由于不具有B链,对人体的毒性较小,作为抗肿瘤药物更具应用前景。然而,不同的RIP其抗肿瘤活性并不相同(相差可达10倍以上),因而从植物中筛选高活性的RIP成为有关研究人员努力的方向。

鉴于此,福建医科大学谢捷明课题组和中国科学院福建物质结构研究所陈明晃课题组发挥各自的科研优势,自1997年起,合作进行“从植物中分离和筛选有抗肿瘤活性的核糖体失活蛋白”的科研工作,先后分离纯化了多种型核糖体失活蛋白并对其抗肿瘤活性进行初筛,发现南瓜蛋白cucurmosinCUS的抗肿瘤活性最强,优于天花粉蛋白、八棱丝瓜蛋白、丝瓜蛋白、苋菜籽核糖体失活蛋白、苦瓜蛋白和巴豆毒素等多种同类蛋白。因此,双方课题组深入合作,系统地研究南瓜蛋白的结构及抗肿瘤作用。

不超过800个汉字)

  1. 详细科学技术内容

本项目的总体思路:将南瓜果肉榨汁取上清,以阳离子交换层析一步法分离南瓜蛋白,避免通常采用的盐析法对蛋白活性的影响;培养出单晶,以X射线衍射法测定其高分辨的晶体结构;通过多种体外培养的肿瘤细胞系和人小鼠移植瘤模型测定南瓜蛋白的体内外抗肿瘤活性及对肿瘤细胞重要分子及其下游信号通路的影响以了解其作用机制;结合蛋白质测序结果及相关文献,通过分子生物学手段测定其编码基因序列,经原核系统表达重组南瓜蛋白并用于构建重组免疫毒素及测定其靶向杀伤作用。

本项目的研究成果为南瓜蛋白的结构及抗肿瘤作用研究的有关。从南瓜果肉中分离出高纯度的南瓜蛋白,获得了1.04?分辨率的晶体结构;CUS晶体结构包含2个结构域—由7α-螺旋和8β-折叠构成的N端大结构域和3α-螺旋和2β-折叠组成的C端结构域;CUS244个氨基酸残基组成,残基Tyr70Tyr109Glu158Arg161构成CUSRNA-N糖苷酶的活性中心;CUS含有一条混合型糖链GlcNAc2Man3XylAsn225为糖基化位点;成熟CUS的编码基因大小为732bpCUS对体外培养的多种肿瘤细胞(包括K562NB4等白血病细胞系和HepG2SW1990PANC-1等实体瘤细胞系)具有明显的的增殖抑制和诱导凋亡作用,72小时的IC50多为15μg/ml,而对人正常肝细胞株和外周血淋巴细胞的抑制作用较小,表现出一定的选择性;南瓜蛋白对黑色素瘤B16细胞具有诱导分化作用;CUSSTI571全反式维甲酸、亚砷酸、吉西他滨及吉非替尼等多种临床药物均具有协同抗肿瘤作用;CUS对吉西他滨耐药的胰腺癌细胞具有一定的逆转耐药性作用;CUS对多种人肿瘤小鼠移植瘤具有显著的抑制作用,其中对小鼠原位肝癌和胰腺癌的抑瘤率分别达77%59%CUS可下调K562细胞P210bcr/abl蛋白水平和c-Myc表达、下调HepG2细胞bcl2/bax的比率和激活caspase-3、下调胰腺癌细胞的EGFRPDGFRNotch等信号分子的蛋白表达水平及抑制其下游相关的信号通路;成熟CUS的编码基因经密码子优化后合成并克隆到表达载体,可通过原核系统表达出重组CUS及其含半胱氨酸的突变体,与纳米抗体7D12构建的重组免疫毒素rE/CUS,对EGFR高表达的肿瘤细胞具有选择性的杀伤作用,靶向治疗指数可达200以上。上述结果表明,南瓜蛋白是具有高效抗肿瘤作用的新的I型核糖体失活蛋白,可进行结构改造和用于制备免疫毒素,具有潜在的抗肿瘤临床应用前景。南瓜蛋白的抗肿瘤活性经多个课题组测试,得到了验证。

本项目共有18篇论文发表在国内学术刊物上:有关南瓜蛋白结构的有3篇,发表在J Struct BiolActa Crystallogr D Biol CrystallogrChinese J Struct Chem上,主要是首次报道南瓜蛋白的晶体结构及解析结果,奠定了南瓜蛋白结构研究的主要基础,被引用30篇次;有关南瓜蛋白抗肿瘤作用的有15篇,分别发表在Pancreasoncology reportsAnticancer Agents Med ChemPharmacological ReportsMol Med ReportOncotarget、《中国药理学通报》、《中国药学杂志》、《中国实验血液学杂志》、《中国中西医结合杂志》、《中国普通外科杂志》和《福建医科大学学报》等杂志上,主要是关于天然南瓜蛋白的抗肿瘤作用及其机制研究以及原核表达重组南瓜蛋白及用于制备免疫毒素和靶向抗肿瘤作用的成果,组成南瓜蛋白抗肿瘤研究的基本框架,也为进一步南瓜蛋白的结构改造和抗肿瘤靶向治疗研究奠定基础,被引用112篇次。上述18篇论文总共被148篇次论文引用,其中他引达103篇次。本项目的主要论著目录及其被引用篇次如下:

1.Chen MH, Ye XM, Cai JH, Lin Yujuan. Crystallization and preliminary crystallographic study of cucurmosin ,a ribosome-inactivating protein from the sarcocarp of cucurbita moschata[J]. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr.2000,56(Pt 5):665-6.(被引用15篇次)

2.Shi XL, Zhou EX, Ye XM, Chen MH, Meehan ED, Chen LQ. Molecular replacement studies of cucurmosin from Cucurbita moschata:structure homology with trichosanthin[J].Chinese J Struct Chem, 2003, 22:165-168.

3.Xiaomin Hou, Edward J.Meehan, Jieming Xie, Mingdong Huang, Minghuang Chen*, Liqing Chen. Atomic resolution structure of cucurmosin, a novel type 1 ribosome- inactivating protein from the sarcocarp of Cucurbita moschata[J]. J Struct Biol, 2008,164(1):81-87.(被引用15篇次)

4.Zhang B, Huang H, Xie J*, Xu C, Chen M, Wang C, Yang A, Yin Q. Cucurmosin induces apoptosis of BxPC-3 human pancreatic cancer cells via inactivation of the EGFR signaling pathway[J]. Oncol Rep,2012,27(3):891-7.(被引用12篇次)

5.Xie J*,Que W,Liu H,Liu M,Yang A,Chen M.Anti-proliferative effects of cucurmosin on human hepatoma HepG2 cells[J]. Mol Med Report,2012,5(1):196-201.(被引用5篇次)

6.Jieming Xie*, Wenzhong Que, Minghuang Chen, Jiancheng Sun, Tinbo Liu, Huili Liu, Mei Liu, Aiqin Yang, Pei Yang and Yulu Wang.Antitumor effects of cucurmosin in human chronic myeloid leukemia occur through cell cycle arrest and decrease the Bcl-2/Bax ratio to induce apoptosis[J]. African Journal of Pharmacy and Pharmacology,2011, 5(7):985-992.(被引用5篇次)

7.Jieming Xie*, Congfei Wang, Aiqin Yang, Baoming Zhang, Qiang Yin, Heguang Huang and Minghuang Chen.Cucurmosin kills human pancreatic cancer SW-1990 cells in vitro and in vivo[J].Anticancer Agents Med Chem,2013,13(6):952-6.(被引用2篇次)

8.Jieming Xie*, Congfei Wang, Baoming Zhang, Aiqin Yang, Qiang Yin,Heguang Huang, Minghuang Chen. Cucurmosin induces the apoptosis of human pancreatic cancer CFPAC-1 cells by inactivating the PDGFR-β signalling pathway[J].Pharmacological Reports,2013,65(3):682-8.(被引用1篇次)

9.Congfei Wang, Aiqin Yang, Baoming Zhang,Qiang Yin, Heguang Huang,Minghuang Chen, Jieming Xie*. Pancreatic cancer PANC-1 cells growth inhibited by cucurmosin singly and combined with EGFR targeted drug[J].Pancreas,2014,43(2):291-7.(被引用6篇次)

10.Congfei Wang, Wei Zhang, Mingjuan Fu, Aiqin Yang, Heguang Huang*, Jieming Xie*. Establishment of human pancreatic cancer gemcitabineresistant cell line with ribbonu- cleotide reductase overexpression[J].Oncol Rep,2015,33(1):383-90.(被引用5篇次)

11.Cuimin Deng, Jiani Xiong, Xiaofan Gu, Xiaoying Chen,Zhe Wang,Duanduan Wang,Jingjing Tu,Jieming Xie. Novel recombinant immunotoxin of EGFR specific nanobody fused with cucurmosin, construction and antitumor efficiency in vitro[J]. Oncotarget,2017,8(24):38568-38580.(被引用2篇次)

12.谢捷明*,杨爱琴,张宝明,黄鹤光,陈明晃,王丛菲.南瓜蛋白对人胰腺癌细胞CFPAC-1增殖抑制及诱导凋亡作用[J].中国药学杂志,2012;47(12):956-959.(被引用3篇次)

13.许春森,黄鹤光,陈明晃,谢捷明*.南瓜蛋白对胰腺癌PANC-1细胞增殖和凋亡的影响.中国中西医结合杂志[J],2012,32(2):234-238.(被引用6篇次)

14.谢捷明*,刘梅,刘庭波,陈明晃,杨爱琴,杨沛.南瓜蛋白联合常用化疗药对NB4细胞增殖和凋亡的影响[J].中国实验血液学杂志,2012,20(6):1327-31.(被引用3篇次)

15.谢捷明*,杨爱琴,王丛菲,黄鹤光,.南瓜蛋白联合吉非替尼对人胰腺癌BxPC-1细胞的抑制作用[J].中国药理学通报,2012.28(12):1724-8.(被引用6篇次)

16.许春森,黄鹤光,陈明晃,魏香兰,何莉,陈燕卿,谢捷明*.南瓜蛋白对人胰腺癌细胞系PANC-1的细胞毒性及化疗增敏作用[J].中国普通外科杂志,2009,18(3):1-4.(被引用6篇次)

17.谢捷明*,俞昌喜,陈明晃,许盈,赵蓉,吴国华,周琳瑛.南瓜蛋白对B16细胞的诱导分化作用[J].中国药理学通报,2006,22(3):329-332.(被引用34篇次)

18.孙建成,谢捷明*,张昆仲,黄自强,陈明晃.南瓜蛋白与STI571体外联合抗K562细胞的作用[J].福建医科大学学报,2008,42(1):30-32.(被引用16篇次)





(纸面不敷,可另增页)

  1. 发现、发明及创新点:

首次报道从南瓜果肉中提取一种新的I型核糖体失活蛋白—南瓜蛋白,并系统地进行结构和抗肿瘤作用研究。

南瓜蛋白晶体结构包含2个结构域:由7α-螺旋和8β-折叠构成的N端大结构域和3α-螺旋和2β-折叠组成的C端结构域;含有一条混合型糖链GlcNAc2Man3Xyl

南瓜蛋白具有高效抗肿瘤作用:体内外对多种肿瘤(包括白血病和实体瘤)细胞具有明显的增殖抑制和诱导凋亡作用;可下调肿瘤细胞的重要分子及下游相关的通路。

测定出南瓜蛋白的氨基酸序列和编码基因顺序,并通过大肠杆菌表达出成熟南瓜蛋白及用于制备免疫毒素。

成果完成单位拥有多项南瓜蛋白抗肿瘤作用相关的专利。

(不超过400个汉字)

  1. 保密要点:

(不超过100个汉字)

  1. 与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

从公开发表的论文看,迄今共有三个课题组报道从南瓜中分离出Ⅰ型核糖体失活蛋白,按时间先后分别是:本项目组从南瓜果肉中提纯的CUS、夏恒传等从南瓜子中提纯的MoschatinBarbieri等从南瓜果肉中提纯的C.moschata RIP。但进行系统的结构和抗肿瘤作用研究并且拥有多项相关专利的只有CUSMoschatinC.moschata RIP只测定了N端部分氨基酸顺序,近几年也未见到这两种蛋白有关的后续研究报道。

从Ⅰ型核糖体失活蛋白来讲,国内外现已分离纯化的Ⅰ型RIP超过100种,但进行系统地研究其结构和生物学作用的也不多,如天花粉蛋白、苦瓜蛋白、丝瓜蛋白、白树毒素、肥皂草毒、三角梅毒素、美洲商陆蛋白等;其中,我国首次发现的只有天花粉蛋白,但其准确的氨基酸序列还是国外科学家率先报道,其最重要的作用—抗HIV相关的专利也是美国人拥有。而且上述Ⅰ型RIP中,除肥皂草毒外,其他蛋白的抗肿瘤活性都明显较弱,用来制备成的免疫毒素的抗肿瘤活性也不高,一般不具备抗肿瘤临床应用前景。而南瓜蛋白具有较高活性的抗肿瘤作用,且适用于制备免疫毒素;本项目组近期的研究也表明,南瓜蛋白与西妥昔单抗交联制备的免疫毒素对人肝癌HepG2细胞的杀伤作用极强(IC50<0.001 pmol/L,进一步验证了这一点。

(不超过800个汉字)

  1. 应用情况



 


(不超过800个汉字)

7.经济效益 单位:万元(人民币)

项目总投资额


回收期(年)


栏 目

年 份

新增利润

新增税收

创收外汇(美元)

节支总额

 





 





 





各栏目的计算依据:



8.社会效益:

本项目首次发现高活性的新的Ⅰ型核糖体失活蛋白—南瓜蛋白,并系统地测定了南瓜蛋白的结构和抗肿瘤作用,为核糖体失活蛋白家族增加一个可供研究的新成员,也为我国在植物毒素的研究成果添砖加瓦。

本项目表明南瓜蛋白的在体内外对多种肿瘤均具有显著的抑制增殖和诱导凋亡作用,并可下调肿瘤细胞的重要分子及下游相关的通路,为南瓜蛋白可能的抗肿瘤临床应用提供理论基础和实验依据。

通过基因工程手段表达出重组南瓜蛋白,并用于制备免疫毒素,为南瓜蛋白的进一步改造及用于靶向抗肿瘤治疗奠定基础。

本项目培养毕业了5个博士生和16个硕士生。





四、本项目曾获科技奖励情况

获奖时间

奖 励 名 称

奖励等级

授 奖 部 门(单位)

















1.“本项目”是指与推荐福建医学科技奖的项目名称完全一致或内容密切相关获奖项目。主要完成人所获各种奖励与本项目无关的不应填写在此栏目;

2.“科技奖励”是指:

  1. 省、自治区、直辖市政府和国务院有关部委常设的科技奖励和中国人民解放军设立的科技奖励;

  2. 经科技厅批准,其他社会力量设立的科学技术奖励;

  3. 设区市有关委局设立的科学技术奖励。

五、获得专利情况表

国 别

申 请 号

专 利 号

专 利 名 称

中国

200510119741.2

ZL 200510119741.2

南瓜蛋白在制药中的应用

中国

03143382.0

ZL 03143382.0

南瓜蛋白的抗肿瘤活性及其应用

中国

200810070569.X

ZL 200810070569.X

南瓜蛋白在制备治疗慢性粒细胞白血病药物中的应用

中国

200910174273.7

ZL 200910174273.7

南瓜蛋白在制备治疗肺癌药物中的应用

中国

201010166688.2

ZL 201010166688.2

谢捷明.南瓜蛋白在制备治疗胃癌药物中的应用

中国

201010166686.3

ZL 201010166686.3

南瓜蛋白在制备治疗乳腺癌药物中的应用

中国

201010166697.1

ZL 201010166697.1

南瓜蛋白在制备治疗宫颈癌药物中的应用