Highlight:
สารซัลเฟตกาแลคแตนยับยั้งการเกิดการรวมตัวเป็นคู่ของตัวรับเอพิเดอร์มอลโกรทแฟคเตอร์รีเซ็บเตอร์และยับยั้งสัญญานโมเลกุลที่ควบคุมการเติบโตของเซลล์มะเร็งท่อน้ำดี การเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลระดับเซลล์คล้ายคลึงกับผลของยาต้านมะเร็ง Cetuximab การประยุกต์ใช้สารซัลเฟตกาแลคแตนเป็นยาเสริมยาต้านมะเร็งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษาผู้ป่วยมะเร็งท่อน้ำดีและลดการใช้ยา cetuximab ซึ่งมีราคาสูง
ที่มาและความสำคัญ
การศึกษาก่อนหน้าพบสารซัลเฟตกาแลคแตนออกฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็งท่อน้ำดี (cholangiocarcinoma cells, CCA) โดยยับยั้งการกระตุ้นตัวรับ epidermal growth factor receptor (EGFR) คล้ายกับยา cetuximab ซึ่งเป็นยาเป้าหมายต่อตัวรับ EGFR การวิจัยครั้งนี้ศึกษาตำแหน่งการเกิดปฏิสัมพันธ์ของสารซัลเฟตกาแลคแตนกับโมเลกุลเป้าหมาย EGFR เทียบเคียงกับยา cetuximab ตรวจสอบฤทธิ์ต้านมะเร็งของสารทั้งสองโดยศึกษาผลต่อการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลในระดับเซลล์เดี่ยว (single cancer cell) และสัญญานโมเลกุลการต้านมะเร็ง ผลการวิจัยพบว่าสารซัลเฟตกาแลคแตนและ cetuximab ยับยั้งการเจริญและการเคลื่อนที่ของเซลล์มะเร็งท่อน้ำดีคือผ่านสัญญาณการควบคุม EGFR/ ERK pathway และการให้สารซัลเฟตกาแลคแตนควบคู่กับ cetuximab สามารถยับยั้งมะเร็งได้ดีขึ้น การศึกษาโดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ molecular docking พบสารซัลเฟตกาแลคแตนจับที่ dimerization domain ของ EGFR ซึ่งเป็นตำแหน่งต่างกับ cetuximab การศึกษาการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลระดับเซลล์ด้วยวิธี Synchrotron FTIR microspectroscopy พบสารซัลเฟตกาแลคแตนและ cetuximab ให้ค่า FTIR spectrum ที่คล้ายคลึงกัน จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นกลไกในการต้านมะเร็งท่อน้ำดีของสารซัลเฟตกาแลคแตนโดยผ่านโมเลกุลเป้าหมายคือ EGFR และสารซัลเฟตกาแลคแตนสามารถนำไปพัฒนาเสริมฤทธิ์ยาต้านมะเร็ง cetuximab ได้ นอกจากนี้ FTIR spectrum ที่มีความจำเพาะต่อยาที่ออกฤทธิ์คล้ายคลึงกันจะสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในเป็นเครื่องมือในการตรวจสอบผลของยาต้านมะเร็งในเบื้องต้นได้
Abstract
Sulfated galactans (SG) isolated from red alga Gracilaria fisheri have been reported to inhibit the growth of cholangiocarcinoma (CCA) cells, which was similar to the epidermal growth factor receptor (EGFR)-targeted drug, cetuximab. Herein, we studied the anti-cancer potency of SG compared to cetuximab. Biological studies demonstrated SG and cetuximab had similar inhibition mechanisms in CCA cells by down-regulating EGFR/ERK pathway, and the combined treatment induced a greater inhibition effect. The molecular docking study revealed that SG binds to the dimerization domain of EGFR, and this was confirmed by dimerization assay, which showed that SG inhibited ligand-induced EGFR dimer formation. Synchrotron FTIR microspectroscopy was employed to examine alterations in cellular macromolecules after drug treatment. The SR-FTIR-MS elicited similar spectral signatures of SG and cetuximab, pointing towards the bands of RNA/DNA, lipids, and amide I vibrations, which were inconsistent with the changes of signaling proteins in CCA cells after drug treatment. Thus, this study demonstrates the underlined anti-cancer mechanism of SG by interfering with EGFR dimerization. In addition, we reveal that FTIR signature spectra offer a useful tool for screening anti-cancer drugs’ effect.
KEYWORDS: red alga Gracilaria fisheri, sulfated galactans, synchrotron-FTIR-MS, molecular docking, epidermal growth factor receptor, anti-cancer
Citation: Boonsri, B.; Choowongkomon, K.; Kuaprasert, B.; Thitiphatphuvanon, T.; Supradit, K.; Sayinta, A.; Duangdara, J.; Rudtanatip, T.; Wongprasert, K. Probing the Anti-Cancer Potency of Sulfated Galactans on Cholangiocarcinoma Cells Using Synchrotron FTIR Microspectroscopy, Molecular Docking, and In Vitro Studies. Mar. Drugs2021, 19, 258. https://doi.org/10.3390/md19050258
RELATED SDGs:
3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING
ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: นางสาวบุญญกร บุญศรี นางสาวกิตติญา สุประดิษฐ นางสาวอภิญญา สายอินต๊ะ นางสาวจินต์จุฑา ดวงดารา
แหล่งทุนวิจัย:
1. Thailand Research Fund, Project No. DBG 5980006
2. “Young Researcher Development Program 2018” from the National Research Council of Thailand (NRCT)
3. The Research Assistantship (RA), Faculty of Graduate Studies
4. The CIF and CNI Grant, Faculty of Science, Mahidol University
Tags: anti-cancer, epidermal growth factor receptor, molecular docking, red alga Gracilaria fisheri, sulfated galactans, synchrotron-FTIR-MS
