麦考酚酸对flk-GFP斑马鱼模型抗血管生成的作用机制研究
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(7000066) 作者简介:吴新荣(1959一),女,主任药师,博士
生导师,主要从事靶向制剂研究 通讯作者:吴新荣
TEe—l: II(I0a2i0l):36聊65I3I4g7@6yall∞.c岫
摘要:目的从已上市药物中筛选出具有抑制血管生成作用的小分子化合物 麦考酚酸(免疫抑制剂)并对其抗血管生成作用机制进行研究。方法用nk —GFP转基因斑马鱼作为观察血管生成的动物模型,从含有大部分已上市药
于每孑L载有10个受精后2 h野生型AB斑马鱼 胚胎的12孑L培养板中,①实验组,每孑L加入0.9斗g· mL一药液2 mL;②对照组,每孔加入鱼水2 mL。置于 28℃培养箱中培养至48 hpf,用0.3%的3一氨基苯甲 酸乙酯甲基磺酸盐溶液麻醉,用微量注射仪在手动显 微操作系统控制下,自心脏冠脉处,注射荧光异硫氰 酸盐一葡聚糖5斗L,15 IIlin后,立即于荧光显微镜下, 分别观察实验组和对照组斑马鱼的血液循环情况,并 用显微照相机获取图像。 2.4吗啉代反义寡核苷酸法
ent.7rhe circulation of mese embryos was also blocked as revealed by mi-
croan百ographic analysis,suggesting potent inhibition of angiogenesis.It w∞showed that IMPDH 2 is mainly expressed in the Ventral re舀ons of tlle deVeloping tmnk粕d IMPDH2 antisense morpholino can inhibit锄- 舀ogenesis of zebrafish(聘>200,>50%showed phenotype).Condm
文献标识码:A
文章编号:1001—682112008)04一0311—04
A搬ract:ObjectiVe 7ro identi匆smaⅡmolecules诵t}l potential of anti一
锄舀ogenesis(mycophenolic acid,MPA)from印pmved dmgs and do fur- ther study for its mechanism of action. Methods The nk—GFP ze- bra6sh sen,es鹪a model for rapid observation of an百ogenesis in 1iving embryos.We screened l 120 compounds library and reVealed t}Iat MPA exhibited e妇fect of inhibition of blood vessels but had no other detrimental 硪bcts on general embryonic development.The mechanism of MPA action was fhrther analyzed by IIlicroan百ographic studies and 3 subtypes IMP— DH,the possible ta昭et of MPA,morpholino oligos(MO)一knock.Re- sIIIts The inhibition of angiogenesis caused by MPA is dose—depend-
3 13
VoI.24№.4 July 2008(SenaI No.114)
结果
l 麦考酚酸抑制血管生成作用 与对照组比较,用0.9峭·mL一麦考酚酸处理的
舣一GFP转基因斑马鱼的胚胎,可见明显的节间血管 (ISV)生长抑制,见图1。
图1. 麦考酚酸对斑马鱼血管生成的作用 ngIln 1.Mycophen出c acids(MPA)彻tia晒ogenesis∞zeb蕊8h ContInl:untreated tran99ellic embryo(32 hpf);B100d ves∞ls appear∞ 髀∞nu吣8cence;Tm刚:Embryo(32 hpf)t燃矧而tIl O.9鹏- mL一1 MPA吕lldrter nuare船蜘tISVs we地ob唧ved
312
Hale Waihona Puke Baidu
中国临床药理学杂志
第24卷第4期2008年7月(总第114期)
多正在进行I/Ⅱ期临床试验,极个已别被批准上市 用于临床。近年来,从已上市的药物中去发现它们的 新用途,已成为国内外科学家们研究新药的一个捷 径。要想从已知药物中,进行大通量快速筛选,从而 得到新的药效,就需要建立一个在活体内能快速检测 筛选的方法。采用转基因斑马鱼作为模型,对一个含 有1 120种化合物、其中85%是被FDA批准上市药 物的化合物库(Prest访ck chemical,Inc.)进行筛选, 发现一个已被广泛应用于预防器官移植后排斥作用 的免疫抑制剂——麦考酚酸(化学名称为[6一(4一羟 基一6一甲氧基一7一甲基一3一含氧基一5一羰基)一 4一甲基一4一乙烯酸)(mycophenolic acid,MPA)¨。1 具有较典型的抗血管生成作用。斑马鱼通过血管芽 的发育形成血管,与哺乳动物的血管形成途径需要相 同的生物活性物质p』,因而,nk—GFP斑马鱼已成为 研究血管生成独特的模式生物M。1。为此本试验以 其作为模型,对MPA抗血管生成的作用机制进行了 研究。
预试结果显示,麦考酚酸在浓度为0.3~0.9¨g ·mL。1时,在产生影响血管形成作用的同时,不会引 起发育异常。为观察麦考酚酸的血管抑制作用与剂 量的关系,用鱼水配制麦考酚酸,使浓度分别为o.3、 O.4、O.5、O.6、O.7、O.8、O.9斗g·mL~,于12孑L培养 板中(每孔载有10个2 hpf nk—GFP斑马鱼胚胎),实 验组,每孔加入上述药液2 mL;对照组,每孔加入鱼水
成年丑l【一GFP转基因斑马鱼交配,产卵,待分裂
至16—256细胞期时,将鱼卵随机置于96孔培养板 (U底)中。实验组,每孔载人3个胚胎及鱼水(速溶 海盐40 g加蒸镏水1000 mL)200斗L,于4 hpf(hour post fenilized,受精后小时数)时,白化合物库中加样, 使加药后终浓度为10斗m01·L~;28℃培养箱中,培 养至24 hpf;于倒置荧光显微镜下,观察nk—GFP转 基因斑马鱼的血管生成情况。于同一培养板中,留出 一列孔,不予加药,作为对照组。 2.2抑制血管生成的生物学指标及麦考酚酸的量 效关系
2 mL。
受精后24 h,于倒置荧光显微镜下,观察nk— GFP斑马鱼的血管生成情况,获取图像,用Openlab系 统进行数据处理。
自卵黄延伸部位(yolk extension)末端起,测量4 条节间血管(intersegmental blood vessels,IsV)长度与 腹线至背脊线长度的百分比,作为血管抑制程度的定 量指标。 2.3斑马鱼微血管造影术¨1
O叫_—一兽_暑0∞/AH
ControI O 3
O.6
09
1.2
l5
c/umol L’1
图2. 麦考酚酸抑制血管生成的量效关系
矾弘肿2.Do眙一池t曲tio舶llip of myc叩h明0Hc∞id售锄Ⅱangi嘈咖e—
Bis
实验组和对照组的节间血管(ISVs)比较,显示了 较明显的量效效应,见图2,且实验组胚胎在麦考酚酸 浓度大于1,0峭·mL。1时,基本没有ISVs生长。 2麦考酚酸对斑马鱼循环系统的影响
zebrafish
吴新荣1,仲寒冰2,袁 进1。 李晋1,罗新根1,林 硕2
(1.广州军区广州总医院药剂科.广州 5100iO;2.加州大学洛杉矾分校分子细胞和发 育生物系,美国洛杉矶90095)
wu xin—ron91,zHoNG H粕一bin92,
YUAN Jinl,U Jinl,LUO)【in—genl, UN Shu02
血管生成抑制作用。结果麦考酚酸抑制血管生成的作用与药物浓度成正 相关,且有明显的血管生成阻断作用,提示IMPDH2 M0能显著抑制斑马鱼
的血管生成(凡>200,表型比例>50%)。结论麦考酚酸通过抑制IMPDH2
从而产生血管生成抑制作用。 关键词:转基因斑马鱼;麦考酚酸;血管生成
中图分类号:R976;R965.1
仪器IX70一14l倒置荧光显微镜,日本Olympus 公司产品;Axiopl锄2 Imaging直立式荧光显微镜、
AxioC锄数码显微镜照相机,均为德国蔡司公司产品;
c4742—95高分辨率照相机,日本滨松光子学株式会 社产品;MN一151手动显微操作系统,日本NaIishige 公司产品;OpeIllab 4.04数据处理软件,美国Improvi— sion公司产品。 2实验方法 2.1分组与nk—GFP斑马鱼筛选化合物库
GCTGATrAAATA GrI℃CGCCATAGT一3:美国Gene 7nd8 公司提供;化合物库,美国P诧s晰ck cllelllical公司提供;3 一氨基苯甲酸乙酯甲基磺酸盐(tricaine methane8u怕n- ate),美国Sig眦一舢drich化学试剂公司生产。
动物nk—GFP斑马鱼,野生型AB斑马鱼,均为 美国加州大学洛杉矶分校分子细胞和发育生物系林 硕实验室提供。
Chin J CIin PharrnaCOI
V01.24 No.4 JuIy 2008(Senal No.114)
3l l
麦考酚酸对nk—GFP斑马鱼模型抗血管生成的 作用机制研究
Study on ea沁ctiVe mechaIlism of mycophenolic acid on antiangiogenesis in nk—GFP
物的1 120种化合物库(Pres附ick Chefnical,Inc.)中,筛选出具有典型抑制血 管生成的药物麦考酚酸(MPA);对其抑制血管生成的作用进行量效分析,通
过目标基因敲出技术和微注射方法,研究nk—GFP转基因斑马鱼胚胎注射
次黄嘌呤核苷磷酸脱氢酶(IMPDH)的吗啉反义寡核苷酸(MO)3种亚型的
材料与方法
1材料 受试样品 麦考酚酸,美国Biomol化学试剂公司
生产;荧光异硫氰酸盐一葡聚糖,FITC—Dextran,相 对分子质量为:2×106 u,20 mg·mL~,美国sigma—
Al出ch化学试剂公司生产;Mo讪oIlli∞,I姗DHlb:57一 C_淝AGGTA A7rC.AG CCAl'GAGllI[?I℃一3:I^驷PDI{2:5 7一
为了证实MPA可能是通过抑制IMPDH起作用 的,本试验用野生型AB斑马鱼胚胎于l细胞期,用微 量注射器将IMPDH 3种亚型的吗啉代反义寡核苷酸 注射人细胞内,将鱼卵置于装有鱼水的培养皿中,28 ℃培养箱孵育,26 hpf时进行原位杂交,显微镜下观察 染色情况。
Chin J CIin PharmacOl
sion
MPA can induce antiangiogenesis by inhibiting IMPDH2.
Key、】.,ords:tmnsgenic zebrafish;mycophen01ic acid;an百ogenesis
血管生成抑制剂作为治疗肿瘤新的手段,已成为药物研究工作 者的重要课题,目前全球已开发的抗血管生成药物多达50余种,大
通过微动脉造影法显示,药物处理的斑马鱼胚胎 中,仅有主要的动静脉提供血液循环,见图3;而不存 在器官形成阶段开始新生的节间血管,提示麦考酚酸 是一种有效的新生血管生成抑制剂,且其血管抑制作 用与药物浓度有明显的量效关系。 3 麦考酚酸对次黄嘌呤核苷磷酸脱氢酶的抑制作用
(J.D印口厅,,lPn£矿—P:危口几7lcIc,,,GEm,lg。
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研,&盯a以D恍20p胧m以砒妇y, ‰眈瑙砂矿仇Z扣m玩,‰A,铲k,
U趴9∞95)
收稿日期:2007一08—27 修回日期:2008—02—25 基金项目:广东省自然科学基金资助项目
(7000066) 作者简介:吴新荣(1959一),女,主任药师,博士
生导师,主要从事靶向制剂研究 通讯作者:吴新荣
TEe—l: II(I0a2i0l):36聊65I3I4g7@6yall∞.c岫
摘要:目的从已上市药物中筛选出具有抑制血管生成作用的小分子化合物 麦考酚酸(免疫抑制剂)并对其抗血管生成作用机制进行研究。方法用nk —GFP转基因斑马鱼作为观察血管生成的动物模型,从含有大部分已上市药
于每孑L载有10个受精后2 h野生型AB斑马鱼 胚胎的12孑L培养板中,①实验组,每孑L加入0.9斗g· mL一药液2 mL;②对照组,每孔加入鱼水2 mL。置于 28℃培养箱中培养至48 hpf,用0.3%的3一氨基苯甲 酸乙酯甲基磺酸盐溶液麻醉,用微量注射仪在手动显 微操作系统控制下,自心脏冠脉处,注射荧光异硫氰 酸盐一葡聚糖5斗L,15 IIlin后,立即于荧光显微镜下, 分别观察实验组和对照组斑马鱼的血液循环情况,并 用显微照相机获取图像。 2.4吗啉代反义寡核苷酸法
ent.7rhe circulation of mese embryos was also blocked as revealed by mi-
croan百ographic analysis,suggesting potent inhibition of angiogenesis.It w∞showed that IMPDH 2 is mainly expressed in the Ventral re舀ons of tlle deVeloping tmnk粕d IMPDH2 antisense morpholino can inhibit锄- 舀ogenesis of zebrafish(聘>200,>50%showed phenotype).Condm
文献标识码:A
文章编号:1001—682112008)04一0311—04
A搬ract:ObjectiVe 7ro identi匆smaⅡmolecules诵t}l potential of anti一
锄舀ogenesis(mycophenolic acid,MPA)from印pmved dmgs and do fur- ther study for its mechanism of action. Methods The nk—GFP ze- bra6sh sen,es鹪a model for rapid observation of an百ogenesis in 1iving embryos.We screened l 120 compounds library and reVealed t}Iat MPA exhibited e妇fect of inhibition of blood vessels but had no other detrimental 硪bcts on general embryonic development.The mechanism of MPA action was fhrther analyzed by IIlicroan百ographic studies and 3 subtypes IMP— DH,the possible ta昭et of MPA,morpholino oligos(MO)一knock.Re- sIIIts The inhibition of angiogenesis caused by MPA is dose—depend-
3 13
VoI.24№.4 July 2008(SenaI No.114)
结果
l 麦考酚酸抑制血管生成作用 与对照组比较,用0.9峭·mL一麦考酚酸处理的
舣一GFP转基因斑马鱼的胚胎,可见明显的节间血管 (ISV)生长抑制,见图1。
图1. 麦考酚酸对斑马鱼血管生成的作用 ngIln 1.Mycophen出c acids(MPA)彻tia晒ogenesis∞zeb蕊8h ContInl:untreated tran99ellic embryo(32 hpf);B100d ves∞ls appear∞ 髀∞nu吣8cence;Tm刚:Embryo(32 hpf)t燃矧而tIl O.9鹏- mL一1 MPA吕lldrter nuare船蜘tISVs we地ob唧ved
312
Hale Waihona Puke Baidu
中国临床药理学杂志
第24卷第4期2008年7月(总第114期)
多正在进行I/Ⅱ期临床试验,极个已别被批准上市 用于临床。近年来,从已上市的药物中去发现它们的 新用途,已成为国内外科学家们研究新药的一个捷 径。要想从已知药物中,进行大通量快速筛选,从而 得到新的药效,就需要建立一个在活体内能快速检测 筛选的方法。采用转基因斑马鱼作为模型,对一个含 有1 120种化合物、其中85%是被FDA批准上市药 物的化合物库(Prest访ck chemical,Inc.)进行筛选, 发现一个已被广泛应用于预防器官移植后排斥作用 的免疫抑制剂——麦考酚酸(化学名称为[6一(4一羟 基一6一甲氧基一7一甲基一3一含氧基一5一羰基)一 4一甲基一4一乙烯酸)(mycophenolic acid,MPA)¨。1 具有较典型的抗血管生成作用。斑马鱼通过血管芽 的发育形成血管,与哺乳动物的血管形成途径需要相 同的生物活性物质p』,因而,nk—GFP斑马鱼已成为 研究血管生成独特的模式生物M。1。为此本试验以 其作为模型,对MPA抗血管生成的作用机制进行了 研究。
预试结果显示,麦考酚酸在浓度为0.3~0.9¨g ·mL。1时,在产生影响血管形成作用的同时,不会引 起发育异常。为观察麦考酚酸的血管抑制作用与剂 量的关系,用鱼水配制麦考酚酸,使浓度分别为o.3、 O.4、O.5、O.6、O.7、O.8、O.9斗g·mL~,于12孑L培养 板中(每孔载有10个2 hpf nk—GFP斑马鱼胚胎),实 验组,每孔加入上述药液2 mL;对照组,每孔加入鱼水
成年丑l【一GFP转基因斑马鱼交配,产卵,待分裂
至16—256细胞期时,将鱼卵随机置于96孔培养板 (U底)中。实验组,每孔载人3个胚胎及鱼水(速溶 海盐40 g加蒸镏水1000 mL)200斗L,于4 hpf(hour post fenilized,受精后小时数)时,白化合物库中加样, 使加药后终浓度为10斗m01·L~;28℃培养箱中,培 养至24 hpf;于倒置荧光显微镜下,观察nk—GFP转 基因斑马鱼的血管生成情况。于同一培养板中,留出 一列孔,不予加药,作为对照组。 2.2抑制血管生成的生物学指标及麦考酚酸的量 效关系
2 mL。
受精后24 h,于倒置荧光显微镜下,观察nk— GFP斑马鱼的血管生成情况,获取图像,用Openlab系 统进行数据处理。
自卵黄延伸部位(yolk extension)末端起,测量4 条节间血管(intersegmental blood vessels,IsV)长度与 腹线至背脊线长度的百分比,作为血管抑制程度的定 量指标。 2.3斑马鱼微血管造影术¨1
O叫_—一兽_暑0∞/AH
ControI O 3
O.6
09
1.2
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图2. 麦考酚酸抑制血管生成的量效关系
矾弘肿2.Do眙一池t曲tio舶llip of myc叩h明0Hc∞id售锄Ⅱangi嘈咖e—
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实验组和对照组的节间血管(ISVs)比较,显示了 较明显的量效效应,见图2,且实验组胚胎在麦考酚酸 浓度大于1,0峭·mL。1时,基本没有ISVs生长。 2麦考酚酸对斑马鱼循环系统的影响
zebrafish
吴新荣1,仲寒冰2,袁 进1。 李晋1,罗新根1,林 硕2
(1.广州军区广州总医院药剂科.广州 5100iO;2.加州大学洛杉矾分校分子细胞和发 育生物系,美国洛杉矶90095)
wu xin—ron91,zHoNG H粕一bin92,
YUAN Jinl,U Jinl,LUO)【in—genl, UN Shu02
血管生成抑制作用。结果麦考酚酸抑制血管生成的作用与药物浓度成正 相关,且有明显的血管生成阻断作用,提示IMPDH2 M0能显著抑制斑马鱼
的血管生成(凡>200,表型比例>50%)。结论麦考酚酸通过抑制IMPDH2
从而产生血管生成抑制作用。 关键词:转基因斑马鱼;麦考酚酸;血管生成
中图分类号:R976;R965.1
仪器IX70一14l倒置荧光显微镜,日本Olympus 公司产品;Axiopl锄2 Imaging直立式荧光显微镜、
AxioC锄数码显微镜照相机,均为德国蔡司公司产品;
c4742—95高分辨率照相机,日本滨松光子学株式会 社产品;MN一151手动显微操作系统,日本NaIishige 公司产品;OpeIllab 4.04数据处理软件,美国Improvi— sion公司产品。 2实验方法 2.1分组与nk—GFP斑马鱼筛选化合物库
GCTGATrAAATA GrI℃CGCCATAGT一3:美国Gene 7nd8 公司提供;化合物库,美国P诧s晰ck cllelllical公司提供;3 一氨基苯甲酸乙酯甲基磺酸盐(tricaine methane8u怕n- ate),美国Sig眦一舢drich化学试剂公司生产。
动物nk—GFP斑马鱼,野生型AB斑马鱼,均为 美国加州大学洛杉矶分校分子细胞和发育生物系林 硕实验室提供。
Chin J CIin PharrnaCOI
V01.24 No.4 JuIy 2008(Senal No.114)
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麦考酚酸对nk—GFP斑马鱼模型抗血管生成的 作用机制研究
Study on ea沁ctiVe mechaIlism of mycophenolic acid on antiangiogenesis in nk—GFP
物的1 120种化合物库(Pres附ick Chefnical,Inc.)中,筛选出具有典型抑制血 管生成的药物麦考酚酸(MPA);对其抑制血管生成的作用进行量效分析,通
过目标基因敲出技术和微注射方法,研究nk—GFP转基因斑马鱼胚胎注射
次黄嘌呤核苷磷酸脱氢酶(IMPDH)的吗啉反义寡核苷酸(MO)3种亚型的
材料与方法
1材料 受试样品 麦考酚酸,美国Biomol化学试剂公司
生产;荧光异硫氰酸盐一葡聚糖,FITC—Dextran,相 对分子质量为:2×106 u,20 mg·mL~,美国sigma—
Al出ch化学试剂公司生产;Mo讪oIlli∞,I姗DHlb:57一 C_淝AGGTA A7rC.AG CCAl'GAGllI[?I℃一3:I^驷PDI{2:5 7一
为了证实MPA可能是通过抑制IMPDH起作用 的,本试验用野生型AB斑马鱼胚胎于l细胞期,用微 量注射器将IMPDH 3种亚型的吗啉代反义寡核苷酸 注射人细胞内,将鱼卵置于装有鱼水的培养皿中,28 ℃培养箱孵育,26 hpf时进行原位杂交,显微镜下观察 染色情况。
Chin J CIin PharmacOl
sion
MPA can induce antiangiogenesis by inhibiting IMPDH2.
Key、】.,ords:tmnsgenic zebrafish;mycophen01ic acid;an百ogenesis
血管生成抑制剂作为治疗肿瘤新的手段,已成为药物研究工作 者的重要课题,目前全球已开发的抗血管生成药物多达50余种,大
通过微动脉造影法显示,药物处理的斑马鱼胚胎 中,仅有主要的动静脉提供血液循环,见图3;而不存 在器官形成阶段开始新生的节间血管,提示麦考酚酸 是一种有效的新生血管生成抑制剂,且其血管抑制作 用与药物浓度有明显的量效关系。 3 麦考酚酸对次黄嘌呤核苷磷酸脱氢酶的抑制作用
(J.D印口厅,,lPn£矿—P:危口几7lcIc,,,GEm,lg。
办D”&聊删觑印溉Z矿‰,lgzbu
埘胁口可 cDmm0以, G配,lgzbM
5JDDJD,吼i船;却n砌忱m矿胁如u一
研,&盯a以D恍20p胧m以砒妇y, ‰眈瑙砂矿仇Z扣m玩,‰A,铲k,
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收稿日期:2007一08—27 修回日期:2008—02—25 基金项目:广东省自然科学基金资助项目