歐洲蜜蜂（Apis mellifera）數千年來一直是人類藥用的許多產品的來源，例如蜂蜜，蜂膠和毒液。但是，關於蜂毒抗癌活性的分子決定因素仍然知之甚少，特別是在乳腺癌中，這是全世界婦女中最常見的癌症。了解蜜蜂毒液對癌細胞的分子基礎和特異性是從天然產物開發和優化新型有效療法的關鍵，該天然產物在世界各地的許多社區均可廣泛生產且具有成本效益。
哈里·珀金斯醫學研究所和西澳大利亞大學的Ciara Duffy博士使用來自珀斯西澳大利亞州，愛爾蘭和英格蘭的312株蜜蜂和大黃蜂的毒液，測試了毒液對乳腺癌臨床亞型的影響。結果表明，蜜蜂毒液能夠有效殺傷三陰性乳腺癌和高表達HER2的乳腺癌細胞。
Duffy博士說，這項研究的目的是研究蜜蜂毒液和一種蜂毒素成分對不同類型乳腺癌細胞的抗癌特性。在蜜蜂毒液中測試了一種極小的帶正電的肽，稱為蜂毒肽，可以合成該肽，並發現合成產物能夠有效重現蜜蜂毒液的大部分抗癌作用。
蜜蜂毒液和蜂毒肽降低乳腺癌的生存能力
為了評估抗癌功效和選擇性，在一組代表內在乳腺癌亞型的細胞系和未轉化細胞中，通過劑量反應分析評估了從澳大利亞珀斯收集的歐洲蜜蜂和蜂毒肽的毒液。蜜蜂毒液顯示出高的抗癌選擇性，在TNBC（如SUM159和SUM149）和富含HER2的乳腺癌細胞系（如MDA-MB-453和SKBR3）中具有顯著更高的效力，其次是腔內乳腺癌細胞（包括MCF7和T-47D），對正常細胞的影響最小。
與正常的HDFa細胞系（22.17 ng）相比，TNBC SUM159（5.58 ng /μL）和富含HER2的SKBR3（5.77 ng /μL）癌細胞系的最大半數抑制濃度（IC 50）明顯降低。
蜜蜂毒液和蜂毒肽可特異性降低乳腺癌細胞的生存能力。(圖源：NPJ)
我們開發了一種識別蜂毒肽的小鼠單克隆抗體，以通過ELISA評估所有蜜蜂和大黃蜂毒液樣品中蜂毒素的相對豐度。根據上述活性研究，蜂毒素的相對豐度在不同位置的所有蜜蜂毒液樣品中均無顯著差異。但是，與大黃蜂毒液和同種型IgG對照相比，蜜蜂樣品中蜂毒肽的濃度顯著更高。
蜂毒肽的抗癌作用通過體外阻斷實驗得以證實，在該實驗中我們利用抗蜂毒肽抗體拯救了HDFa和SUM159細胞的細胞活力。用蜜蜂毒液或蜂毒肽結合濃度增加的抗蜂毒肽抗體處理細胞。當蜂毒肽被暴露於蜜蜂毒液或蜂毒肽的HDFa和SUM159細胞的抗蜂毒肽抗體阻斷時，細胞活力顯著提高。這些數據表明，蜜蜂毒液中存在的蜂毒肽是所有研究的毒液中最突出的生物活性抗癌化合物。在澳大利亞珀斯收集的蜜蜂毒液用於所有其他實驗。
蜜蜂毒液和蜂毒肽可特異性降低乳腺癌細胞的生存能力。(圖源：NPJ)
蜜蜂毒液和蜂毒肽誘導乳腺癌細胞死亡
為了檢查細胞死亡的機制和動力學，用蜜蜂毒液或蜂毒肽的IC 50處理TNBC細胞18和24小時，並通過裂解的caspase-3分析處理以量化凋亡細胞的死亡。免疫印跡證實了在SUM159細胞中裂解的caspase-3的誘導，單獨的蜂毒肽在治療後18和24 h均比蜜蜂毒液誘導更高的凋亡水平。
為了量化治療後的凋亡，壞死或死亡細胞群體，我們進行了膜聯蛋白V-FITC細胞凋亡檢測分析。使用IC 50濃度將SUM159細胞暴露於媒介物，蜜蜂毒液或蜂毒素，並在60分鐘處理後通過流式細胞儀處理和媒介物對照相比，經蜂毒素處理的樣品的晚期凋亡及壞死細胞明顯更多。
在所有情況下，早期凋亡或壞死細胞水平均無顯著差異。為了表徵較短時間內細胞死亡的動力學，測量了用IC 50濃度的蜂毒或蜂毒肽處理長達1小時的HDFa，SKBR3和SUM159細胞的細胞活力。蜜蜂毒液迅速降低了細胞活力，正常細胞和癌細胞系在一小時內沒有顯著差異。
蜜蜂毒液和蜂毒肽誘導細胞凋亡和膜破壞(圖源：NPJ)
蜜蜂毒液和蜂毒肽抑制RTK磷酸化
蜜蜂毒液和蜂毒肽是否都通過阻斷乳腺癌細胞中EGFR和HER2的配體依賴性激活來破壞RTK相關的信號通路。為了對此進行評估，我們對暴露於EGF並用蜜蜂毒液或蜂毒肽的IC 50處理2.5至20分鐘的SKBR3（HER2 +和EGFR +）和SUM159（EGFR +）提取物進行了免疫印跡分析。蜜蜂毒液和蜂毒肽均以時間依賴性方式下調RTK的磷酸化並調節相關的PI3K- / Akt和MAPK信號通路。
考慮到富含TNBC和HER2的乳腺癌細胞高度依賴EGFR和HER2的激活，我們進行了生物發光共振能量轉移（BRET）實驗，以確定蜂毒肽是否幹擾EGF與EGFR的結合，從而導致生長受到抑制因子受體磷酸化。
Melittin使TNBC對多西他賽體內治療敏感
我們測試了蜂毒肽與化學治療劑之間可能增加乳腺癌細胞死亡的潛在協同作用。用多西他賽與蜜蜂毒液或蜂毒肽聯合處理鼠p53 – TNBC細胞系T11，並進行細胞生存力測定以確定處理56之間的結合指數（CI）。在所有測試濃度下，我們觀察到CIs <1，表明強烈的協同作用。在臨床中，用於治療TNBC的藥物順鉑也觀察到協同作用。
T11異種移植模型用於體內實驗，因為它證明了蜂毒素和多西紫杉醇在測試的多個細胞系之間的體外藥物相互作用最有利，並且它具有完整的免疫系統，能夠對蜂毒素進行免疫應答被評估。
為了研究蜂毒肽和多西他賽的組合在減少TNBC生長中的功效，我們通過將T11細胞移植到BALB / c小鼠中進行了體內實驗。此同種異體移植物模型概括在小鼠中是高度侵襲性，TNBC蛋白-低疾病具有完整免疫系統。 T11腫瘤產生後三天（〜50 mm 3），將小鼠隨機分為四組（n ＝ 12隻小鼠/組），並在腫瘤內用媒介物，蜂毒肽（5 mg / kg），多西他賽（7 mg / kg）或蜂毒肽（5 mg / kg）和多西他賽（7 mg / kg）聯合治療。
蜂毒肽在體內使高度侵襲性的TNBC腫瘤對多西他賽治療敏感。(圖源：NPJ)
結果
蜂毒肽通過抑制三陰性乳腺癌中通常過表達的受體（表皮生長因子受體）的活化來調節乳腺癌細胞中的信號傳導，並抑制富含HER2的乳腺癌中過表達的HER2的活化。重要的是，這項研究表明蜂毒肽如何干擾乳腺癌細胞內的信號通路以減少細胞複製。它提供了一個絕佳的例子，說明天然化合物可用於治療人類疾病。
蜜蜂毒液可在全球範圍內使用，並在偏遠或欠發達地區提供經濟高效且易於使用的治療選擇。將需要進一步的研究來評估某些基因型蜜蜂的毒液是否具有更強的或特定的抗癌活性，然後可以加以利用。
除乳腺癌外，EGFR過度表達的腫瘤還包括肺癌，膠質母細胞瘤和大腸癌，而HER2過度表達的腫瘤則包括胃癌，卵巢癌，子宮內膜癌，膀胱癌，肺癌，結腸癌和頭頸癌。總體而言，我們的結果可用於輔助開發與頻繁耐藥性和不良預後相關的多種癌症的新治療方式。
參考資料：
Venom from honeybees found to kill aggressive breast cancer cells
