行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
臺灣海域大型藻及海洋菌之抗癌、抗病毒新藥探索
計畫類別： 整合型計畫 計畫編號： NSC91-2323-B-110-004- 執行期間： 91 年 08 月 01 日至 92 年 07 月 31 日 執行單位： 國立中山大學海洋資源學系(所) 計畫主持人： 杜昌益 報告類型： 完整報告 處理方式： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公開查詢中 華 民 國 92 年 10 月 29 日
海洋天然藥物開發研究
計畫編號： NSC91-2323-B-110-004
執行期限：91 年 8 月 1 日至 92 年 7 月 31 日
主 持 人：杜 昌 益
執行機構：國立中山大學 海洋資源學系
一、中文摘要 整合計畫中之海洋菌篩選子計畫未獲 通過，故我們僅以台灣海域之大型藻為材 料，輔以國家衛生院之自動化高速藥物篩 選設備，來探索新的抗癌藥物。過去三年 來，共得到五百三十一個抽出液，送至國 家衛生院進行生物活性篩選，篩選結果顯 示約二成之樣本具有不錯之癌細胞毒殺活 性；我們對十二種有活性的大型藻樣本進 行較大量之收集、萃取、分配及分離、純 化所含之活性化合物之後，共得到四十九 個純化物，其中二十三個為新化合物，十 四個新化合物及九個已知化合物具有癌細 胞毒殺活性。 關鍵詞：台灣海域大型藻、抗癌天然物 AbstractLed by the bioassay results of our collection of 531 extracts from 177 macroalgae, we have selected 12 samples for detailed analyses. Twenty-three new pure compounds (7 halogenated monoterpenes, 1 steroid, 4 vitamin E derivatives, 7 indole derivatives, and 1 diterpenes) and 23 known pure compounds (6 halogenate monoterpenes, 5 steroid, 9 indole derivatives, 3 diterpenes,) were isolated. Twenty-three of them are cytotoxic at 4μg/mL.
Keywords: Formosan macroalgae, anticancer compounds 二、緣由與目的 癌症乃全國十大死因之首，為了配合 「製藥與生物技術國家型計畫」，本計畫 擬以台灣海域之大型藻為材料，輔以國家 衛生院之自動化高速藥物篩選設備，來探 索新的抗癌藥物，以為國家衛生院研究藥 物作用機制、毒理試驗及臨床試驗之需。 台灣海域之大型藻,可分為紅藻、褐藻、綠 藻及藍綠藻,其中紅藻有 53 屬 75 種,褐藻 有 16 屬 32 種,綠藻有 28 屬 62 種,藍綠藻 有 6 屬 8 種1 。由臺灣產大型藻的同屬大型 藻之文獻調查得知,紅藻中之耳殼藻屬含 有抑制 HIV (human immunodeficiency virus)之反轉錄脢(reverse transcrip- tase)之 brominated sesquiterpene hydroquinones—peyssol4
,又紅藻中之杉 藻屬亦含具有抑制 eukaryotic DNA polymerase 及 HIV-reverse transcrip- tase typeⅠ之 sulfoquinovosyldiacy
lglycerol 類化合物5
,褐藻中之網地藻屬
(Dictyota)得到之 dolabellane 化合物
di 具有細胞毒殺活性6
。綠藻中之仙掌屬 具有抗 murine coronavirus A59 病毒之 diterpene aldehyde—halitunal7
綠藻中
之石篿屬(Ueva)具有抑制 leukotriene 之
polyunsaturated fatty acids8
,另鈣扇藻
屬(Udotea)則具有抗微生物及抑制海膽受
精軟細胞分裂之 cyclic acetals 及 terpenoids9,10,蠕藻屬(Neomeris)則含有
cytotoxic 及 phytotoxic 之 halogenated sesquiterpenes;絨扇藻屬則含有抑制 HMG-CoA reductase 之化合物 rawsonol (一種 brominated diphenyl methane)12
。 由過去的研究結果可知海洋大型藻含有豐 富之抗癌與抗病毒天然物，從本土大型藻 研究之初步成果以及初步篩選結果，若輔 以國家衛生院之高速篩選系統，從海洋大 型藻中找到具有抗癌之天然物，應是指日 可待的。 三、研究方法 藻樣陰乾後，以甲醇浸泡萃取，萃出 液經減壓濃縮後，再以水及正己烷分配成 正己烷層與水層，水層再與乙酸乙酯分配 成水層與乙酸乙酯層，水層再與正丁醇分 配分配成水層與正丁醇層，以上四層經減 壓濃縮或冷凍乾燥後，再秤取約 30 mg 送 至國家衛生院確認活性。經過確認活性之 萃出物，我們先取約 10%萃出物，選擇解 析度最佳之固定相與移動相進行管柱層析 分離，流出液以 TLC 比較其 pattern，展開 後，TLC pattern 相似的 fractions 再聚成同 一 fraction，不同 TLC pattern 者，編列不 同之 fraction 編號，送至國家衛生院進行 活性檢測；若活性有流失之情況發生，則 改以 Sephadex LH-20 cloumn 或 Centrifugal Partition Chromatography 來 分 離 ； 其 餘 90%之萃出物則以最能保持活性之層析方 法進行分離；具活性之萃出物及 fractions 經由以上方法追蹤至 pure 後，先取得 1D NMR 之波譜，進行文獻查閱比對是否為 新化合物，若為新化合物則進行 2D NMR 實驗，取得 COSY、 HMQC、HMBC 及 NOESY 等 2D 波譜，解析出化學結構。 四、計畫成果 過去三年來，已進行一百七十七種海 洋大型藻之收集、萃取、分配及生物活性 篩選，經萃取、分配後共得到五百三十一 個分液，送至國家衛生院進行生物活性篩 選，篩選結果顯示約二成之樣本具有不錯 之癌細胞毒殺活性；我們對十二種有活性 的大型藻樣本進行較大量之收集、萃取、 分配及分離、純化所含之活性化合物之 後，共得到四十九個純化合物，其中二十 三個為新化合物，十四個新化合物及九個 已 知 化 合 物 具 有 癌 細 胞 毒 殺 活 性 ； 從 Portieria hornemannii 共得到十個具有癌 細胞毒殺活性之鹵化 monoterpene 化合 物，其中六個為新化合物（PH-159, PH-056, PH-190, PH-050, PH-84, PH-124 ） ； 從 Caulerpa recemosa 共得到三個化合物（兩 個生物鹼一個 diterpene），其中兩個化合 物 具 有 癌 細 胞 毒 殺 活 性 （ CR-053, CR-040K）；從 Laurencia brongiatii 共得 到十四個 indole 化合物，其中七個為新化 合物，三個新化合物及三個已知化合物具 有 癌 細 胞 毒 殺 活 性 （ LB-22, LB-61, LB-67-85a, LB-23-294a, LB-23-84, LB-23-46）；從 Zonaria diesingiana 共得 到四個具有癌細胞毒殺活性之 diterpene 化 合 物 （ KT19-7, KT19-16, KT19-10K, KT19-22）；從 Chlorodesmis fastigiana 共 得到兩個新 diterpene 化合物，其中一個具 有癌細胞毒殺活性（KT01-03）；從 Dictyota cervicomis 共得到一個具有癌細胞毒殺活 性之已知 diterpene 化合物（KT07-34）及 兩個新 diterpene 化合物；從 Sargassum polycystum 共得到二個具有癌細胞毒殺活 性之固醇類化合物（KT68-28, KT68-40）； 從 Sargassum siliquosum 共得到三個具有 癌 細 胞 毒 殺 活 性 固 醇 類 之 化 合 物 （KT140-10, KT140-16, KT140-42）。從 Sargassum duplicatum 共得到二個具有癌 細胞毒殺活性之固醇類化合物（KT119-20, KT119-28）。從 Zonaria diesingiana 共得 到四個新 vitamin E 類似物(KT19-5-13, KT19-6I, KT19-5-33J, KT19-5-35G)及兩個 新 phenol lipid (KT19-22, KT19-31)。從 Hypnea pannosa 共 得 到 四 個 steroids (KT116-110H1, KT116-10J, KT116-12, KT116-8J), KT116-110H1 為新化合物。
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LB-1 LB-22 LB-61 LB-31-78 LB-31-160 LB-67-63a LB-67-63b LB-23-46 LB-23-166 LB-23-84 LB-23-279 N Br Br Br SCH3 H N Br Br H SCH3 N Br Br H SCH3 SCH3 H N Br Br N Br Br H SCH3 CH3S N Br Br H SCH3 SCH3 O N Br Br Br H SCH3 SCH3 N Br Br H SCH3 O SCH3 O N Br Br H SCH3 Br O H N Br Br N Br Br H SCH3 CH3S O O H N N Br Br Br Br Br Br SCH3 H O H N Br Br N Br Br H SCH3 CH3S O N Br Br Br Br SCH3 H N Br Br Br H SCH3 SCH3 O N Br Br Br H SCH3 O LB-67-85 LB-67-91a LB-23-294a (NEW) (NEW) (NEW) (NEW) (NEW) (NEW) (NEW) NUGC (0.38) HONE-1 (1.03) NUGC (0.77) HONE-1 (1.07) NUGC (0.77) HONE-1 (1.07) NUGC (0.94) HONE-1 (1.05) NUGC (0.47) HONE-1 (0.58) at 20 µg/mL at 20 µg/mL at 20 µg/mL at 20 µg/mL at 20 µg/mL P388, ED50=3.76 µg/mL P388, ED50=1.66 µg/mL HT-29, ED50=2.30 µg/mL Cl Cl Br Br Cl Br Br Cl Cl Br Br Br PH-186 PH-84 PH-103 PH-159 PH-190 NUGC (0.01) HONE-1 (0.06) NUGC (0.99) HONE-1 (1.01) NUGC (0.11) HONE-1 (1.09) (New) (New) (New) PH-050 PH-056 NUGC (0.10) HONE-1 (0) NUGC (0) HONE-1 (0) at 20 µg/mL at 20 µg/mL (New) (New) at 20 µg/mL at 20 µg/mL at 20 µg/mL Br O H Br Cl OH Br Br O Cl OH PH-129 A549, ED50 = 0.61 µg/mL HT-29, ED50 < 0.01 µg/mL P-388, ED50 < 0.01 µg/mL A549, ED50 < 0.01 µg/mL HT-29, ED50 < 0.01 µg/mL P-388, ED50 < 0.01 µg/mL P-388, ED50 = 0.96 µg/mL P-388, ED50 = 3.68 µg/mL A549, ED50 < 0.01 µg/mL HT-29, ED50 < 0.01 µg/mL P-388, ED50 < 0.01 µg/mL HT-29, ED50 = 0.096 µg/mL P-388, ED50 < 0.01 µg/mL HT-29, ED50 = 2.20 µg/mL P-388, ED50 =0.47 µg/mL HT-29, ED50 = 3.54 µg/mL P-388, ED50 = 0.23 µg/mL Br Cl PH-89 A549, ED50 =1.94 µg/mL HT-29, ED50 = 0.128 µg/mL P-388, ED50 < 0.01 µg/mL O H Cl Cl H Br OH Br Cl H PH-124 (New)
O O O H O O O H O O O O H NUG C (0.01) HO NE -1 (0.06) at 20 µg/m L HT-29, ED50 = 23.5 µg/mL P-388, ED50 = 9.23 µg/mL NUG C (0.01) HO NE-1 (0.06) at 20 µg/m L HT -29, ED50 = 7.85 µg/mL P-388, ED50 = 5.91 µg/mL
KT19-5-13 (New ) KT19-6I (New )
KT19-5-33J (New ) KT19-5-35G (New ) NUG C (0.01) HO NE -1 (0.06) at 20 µg/m L HT-29, ED50 = 14.8 µg/mL P-388, ED50 = 10.7 µg/mL NUG C (0.01) HO NE -1 (0.06) at 20 µg/m L HT-29, ED50 = 15.21 µg/mL P-388, ED50 = 7.22 µg/mL NUG C (0.19) HO NE-1 (0.23)at 20 µg/mL KT19-22 KT19-31 NUG C (1.03)HONE-1 (1.00)at 20 µg/mL O O H O H O H O O H O H O H O H NUG C (0.99) HO NE-1 (0.90)at 4 µg/mL NUG C (0.97) HO NE-1 (0.89)at 4 µg/mL OAc O H O O O H O H HO HOO KT140-10 NUGC (0.25)
HONE-1 (0.00) NUGC (0.01)HONE-1 (0.00) NUGC (0.72) HONE-1 (0.18) NUGC (0.81) HONE-1 (0.25) at 20 µg/mL at 4 µg/mL at 20 µg/mL at 4 µg/mL NUGC (0.40) HONE-1 (0.05) NUGC (0.96) HONE-1 (1.00) KT140-16 KT140-42 at 20 µg/mL at 4 µg/mL
O O O O O H O NUGC (0.01) HONE-1 (0.06)at 20 µg/mL HT-29, ED50 = 2.26 µg/mL P-388, ED50 = 1.62 µg/mL KT116-10H1 (New) KT116-10J KT116-12 KT116-8J
