斯坦福大学的研究人员发现了一种快速且可持续的方法，可以在实验室中合成一种有前途的抗癌化合物。因为只有一种植物可以自然产生这种物质，而且这种植物只生长在澳大利亚东北部热带雨林的一小块区域，所以这种化合物的供应受到了限制。
一种生产广受好评的抗癌化合物的新方法和改进方法。
斯坦福大学的研究人员发现了一种快速且可持续的方法，可以在实验室中合成一种有前途的抗癌化合物。因为只有一种植物可以自然产生这种物质，而且这种植物只生长在澳大利亚东北部热带雨林的一小块区域，所以这种化合物的供应受到了限制。
EBC-46 化合物，也称为替吉拉诺替格酯，通过促进针对肿瘤的局部免疫反应发挥作用。这种反应会破坏肿瘤的血管，最终杀死癌细胞。在治疗犬类特定癌症的成功率非常高之后，最近开始了在人体中测试 EBC-46 的临床试验。
然而，由于其复杂的结构，EBC-46 看起来难以合成，这意味着似乎不存在在实验室中实际制造它的可行方法。然而，斯坦福大学的科学家们首次展示了如何通过一种巧妙的工艺将丰富的植物原料化学转化为 EBC-46。
这种方法的另一个好处是能够产生 EBC-46 的“类似物”，它在化学上与原始化合物相似，但可能更有效，并且能够治疗数量惊人的其他严重疾病。这些疾病，包括艾滋病、多发性硬化症和阿尔茨海默病，都共享受 EBC-46 靶标（一种称为蛋白激酶 C 或 PKC 的关键酶）影响的生物学途径。
“我们很高兴报告 EBC-46 的第一个可扩展合成，”斯坦福大学人文与科学学院的 Francis W. Bergstrom 教授、化学教授以及化学和系统生物学教授 Paul Wender 说，以及在《自然化学》杂志上描述结果的研究的通讯作者。“能够在实验室中制造 EBC-46 确实开辟了巨大的研究和临床机会。”
该研究的共同作者是 Zachary Gentry、David Fanelli、Owen McAteer 和 Edward Njoo，他们都是 Wender 实验室的博士生，还有前成员 Quang Luu-Nguyen。
Wender 表达了研究团队对 EBC-46 合成突破的巨大满足感。“如果你在他们成功后的最初几周参观了实验室，”文德说，“你会看到我的一流同事笑得合不拢嘴。他们能够做到许多人认为不可能的事情。”
来自偏远地区
Tigilanol tiglate 最初是通过澳大利亚公司 QBiotics 的自动化候选药物筛选过程出现的。在自然界中，这种化合物出现在胭脂树粉红色果实Fontainea picrosperma的种子中。麝香鼠袋鼠等有袋类动物吃红木果实，避免食用富含替吉拉诺替格酸的种子，这些种子在摄入时会引发呕吐和腹泻。
一种称为EBC-46的抗癌药物是从小花果实的提取物中开发的。试验表明，它对四种不同类型的肿瘤具有活性，包括基底细胞癌，黑色素瘤，鳞状细胞癌和乳腺癌。如果食用，水果对人类有毒。
将小得多的 EBC-46 直接注射到一些实体瘤中会改变 PKC 的细胞信号传导。具体来说，EBC-46 被提议激活某些形式的 PKC，进而影响癌细胞中各种蛋白质的活性，从而引起宿主身体的免疫反应。由此产生的炎症使肿瘤的脉管系统或血管渗漏，这种出血导致肿瘤生长死亡。在外部皮肤恶性肿瘤的情况下，肿瘤结痂并脱落，正在研究将 EBC-46 递送至内部肿瘤的方法。
2020 年，欧洲药品管理局和美国食品药品监督管理局都批准了一种基于 EBC-46 的药物，以 Stelfonta 品牌销售，用于治疗肥大细胞癌，这是狗最常见的皮肤肿瘤。一项研究显示，单次注射后治愈率为 75%，第二次注射后治愈率为 88%。此后，针对人类皮肤癌、头颈癌和软组织癌的临床试验已经开始。
基于这些新兴的研究和临床需求，再加上来源种子的地理限制，科学家们考虑建立专门的红木种植园。但这样做会带来很多问题。首先，树木需要授粉，这意味着手头必须有合适的授粉动物，而且必须以适当的密度和距离种植树木以帮助授粉。此外，季节性和气候变化会影响树木以及病原体。为红木树留出土地会进一步造成土地使用问题。
“为了以我们需要的数量可持续、可靠地生产 EBC-46，”Wender 说，“我们真的需要走合成路线。”
从头开始制作 EBC-46
Wender 及其同事意识到，制造 EBC-46 的一个很好的起点是植物来源的复合佛波醇。全世界有 7,000 多种植物产生佛波醇衍生物，富含佛波醇的种子在商业上并不昂贵。研究人员选择了巴豆，俗称泻巴豆，一种用于中药的草药。
Wender 解释说，准备 EBC-46 的第一步是每天的经验。“你买一袋这些种子，这就像早上煮咖啡一样，”文德说。“你把种子磨碎，然后用一些热溶剂通过它们来提取活性成分，”在这种情况下是一种富含佛波醇的油。
在将油加工成佛波醇后，研究人员必须弄清楚如何克服以前无法克服的挑战，即用精心放置的氧原子装饰分子的一部分，称为 B 环。这是使 EBC-46 与 PKC 相互作用并改变酶在细胞中的活性所必需的。
为了指导他们的化学和生物学研究，研究人员依靠斯坦福神经科学显微镜服务中心、斯坦福癌症研究所蛋白质组学/质谱共享资源和斯坦福 Sherlock 集群的仪器进行计算机建模。
在此指导下，该团队成功地将额外的氧原子添加到佛波醇的 B 环中，首先是通过在流动条件下进行的所谓的 烯（发音为“een”）反应，其中反应物在通过管道时混合在一起。然后，该团队以逐步、受控的方式引入其他 B 环基团，以获得所需的原子空间排列。总共只需要四到六个步骤即可获得 EBC-46 的类似物，而获得 EBC-46 本身则需要十几个步骤。
Wender 希望这种突破性方法提供的 EBC-46 及其影响 PKC 的表亲化合物的更广泛可用性将加速对潜在革命性新疗法的研究。
“随着我们越来越多地了解细胞的功能，我们正在更多地了解如何控制这种功能，”温德说。“这种功能控制对于处理从癌症到阿尔茨海默氏症等疾病中失控的细胞尤为重要。”
参考文献：Paul A. Wender、Zachary O. Gentry、David J. Fanelli、Quang H. Luu-Nguyen、Owen D. McAteer 和 Edward Njoo 于 2022 年 10 月 3 日撰写的“治疗性先导替吉拉诺替格酸及其类似物的实用合成” ，自然化学。
DOI: 10.1038/s41557-022-01048-2