Bleomycin sulfate  别名：Blenoxane; NSC125066; BLEO; 硫酸博莱霉素

一、Bleomycin（博来霉素）的作用机制

Bleomycin （BLM，博来霉素，AbMole，M2100）是一种结构复杂的糖肽类抗生素 ，其分子包含多个关键组成部分。核心结构由一个独特的双噻唑环系统构成，这一结构特征赋予了Bleomycin（博来霉素）与 DNA 相互作用的能力：双噻唑环能够嵌入 DNA 双链的碱基对之间，并与DNA小沟形成氢键相互作用。Bleomycin的结构中还含有一个可与Fe^(II)结合的金属螯合位点，可形成Fe^(II)-博莱霉素复合物。当上述复合物与DNA链结合后，在氧气存在下，可通过单电子还原反应生成活性氧自由基（ROS），包括超氧阴离子（O₂⁻）和羟基自由基（·OH），随后自由基从DNA脱氧核糖的C4位抽提氢原子，导致脱氧核糖的氧化开环和DNA链断裂^[1]。

二、Bleomycin（博来霉素）的科研应用

1. Bleomycin（博来霉素）用于动物肺纤维化模型的构建

博来霉素（Bleomycin ，BLM，AbMole，M2100）是一种用于构建动物肺纤维化模型的重要化合物，其诱导机理主要有以下几点：首先博来霉素在动物的体内可被博来霉素水解酶（Bleomycin hydrolase）代谢失活，但该酶在肺组织中的活性显著低于其他器官，这可导致博来霉素在动物的肺部蓄积时间更长，浓度更高^[2]；Bleomycin在进入肺部组织中后，可通过诱导DNA链断裂直接损伤肺泡上皮细胞DNA，触发细胞凋亡或衰老，这与真实的肺纤维化（IPF）中反复肺泡上皮损伤是高度相似的；由Bleomycin损伤的肺泡上皮细胞通过释放促炎因子（如TNF-α、IL-6），招募中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞浸润。这些细胞进一步释放ROS和促纤维化因子（如TGF-β），形成慢性炎症微环境。例如研究表明，博来霉素可诱导M2型巨噬细胞极化，促进纤维化进展^{[3, 4]}；Bleomycin（博来霉素）还能通过激活mTOR等信号通路，促使肺泡上皮细胞表型转化为成纤维细胞，增强胶原分泌能力^[5]；最后，Bleomycin（博来霉素）可通过上调Fibulin-1c（Fbln1c）等基质蛋白，后者可与纤维连接蛋白（fibronectin）等形成胶原沉积复合物，加速肺结构重塑^[6]。

图 1. Bleomycin构建肺纤维化模型的机理^[7]

Bleomycin（BLM，博莱霉素，AbMole，M2100）已被用于多种动物物种以诱导肺纤维化，包括小鼠、大鼠、仓鼠、豚鼠、兔子、狗和灵长类动物，其中小鼠是最常用的模型动物，不同品系的小鼠对 Bleomycin 诱导的肺纤维化的敏感性存在差异，一般使用C57BL/6、DBA/2、Swiss-albino、ICR mice等种系^[8]。Bleomycin（博莱霉素）主要通过气管内给药（intratracheal administration）诱导肺纤维化，该方式可精准定位肺局部损伤，常用剂量为1.5-5 mg/kg（小鼠），一般在7天后出现炎症峰值，14-28天后形成明显纤维化^[8]。例如，C57BL/6小鼠通过单次气管内滴注5 mg/kg博莱霉素可成功诱导肺纤维化，并在实验后期出现胶原过度沉积^[9]。

图 2. Bleomycin诱导的小鼠肺部纤维化模型^[9]

2. Bleomycin（博来霉素）用于DNA损伤和修复的研究

Bleomycin（BLM，博来霉素，AbMole，M2100） 还是一种研究DNA损伤和修复机制的重要工具。Bleomycin主要通过诱导DNA双链断裂（DSBs）来模拟电离辐射性损伤，进而研究细胞对DNA损伤的响应和修复机制。高分辨率测序显示，Bleomycin在细胞中的DNA断裂位点具有序列特异性，偏好5'-RTGTAY（R=G/A, Y=T/C）^[10]。还有研究发现Bleomycin可以影响同源重组修复（HR）、 非同源末端连接（NHEJ）、碱基切除修复（BER）等在内的多种DNA修复方式^[11]。

3. Bleomycin（博莱霉素）用于动物系统性硬化症（SSc）模型的构建

Bleomycin（BLM，博莱霉素，AbMole，M2100）诱导的系统性硬化症（SSc）动物模型是目前研究SSc发病机制和药物筛选的经典工具。Bleomycin通过产生活性氧（ROS）导致DNA链断裂，激活TGF-β等促纤维化通路，最终引起皮肤等组织的胶原过度沉积。可通过传统皮下注射或者植入式微型泵系统释放Bleomycin诱导动物产生系统性硬化症，例如雄性C57BL/6小鼠在连续28天背部皮下注射Bleomycin（100-200 μg/天）后，通过Masson染色和羟脯氨酸含量检测证实胶原沉积增加等硬化症指标的出现^[12]。

4. Bleomycin（博来霉素）用于肿瘤研究

Bleomycin（BLM，博来霉素，AbMole，M2100）也是一种肿瘤研究中常用的抗生素之一，Bleomycin主要用于研究包括鳞状细胞癌、霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、睾丸癌和头颈部肿瘤等在内的多种恶性肿瘤。例如博莱霉素在宫颈癌细胞（HeLa）中，通过下调cyclin A2和cyclin B1的表达，诱导G2/M期细胞周期阻滞，并通过染色质凝聚和DNA断裂触发早期及晚期凋亡^{[13, 14]}。2014年，AbMole的两款抑制剂分别被西班牙国家心血管研究中心和美国哥伦比亚大学用于动物体内实验，相关科研成果发表于顶刊 Nature 和 Nature Medicine。

三、范例详解

1. FEBS Open Bio. 2025 Jan;15(1):140-150.

韩国首尔国立大学的科研人员在该论文中探究了细胞中RecQ样解旋酶 4（RECQL4）与多聚 ADP 核糖（PAR）的相互作用，及其在 DNA 双链断裂（DSB）应答中起到的关键效应。研究发现，RECQL4可通过其直接与聚腺苷二磷酸核糖（PAR）结合，进而被招募到DNA双链断裂位点，这一过程依赖于PARylation（PAR的合成）。具体来说，RECQL4的360–437氨基酸区域包含一个PAR结合基序（PBM），这个区域对于RECQL4的快速、瞬时且依赖PARylation的与DSBs结合至关重要。AbMole的Bleomycin（BLM，博来霉素，AbMole，M2100）在该文章中作为一种诱导DNA双链断裂的试剂被实验人员使用：Bleomycin通过产生DNA损伤来模拟细胞在自然状态下可能遭遇的基因毒性压力，从而激活细胞的DNA损伤响应机制。在实验中，研究人员利用Bleomycin处理细胞，观察RECQL4在DNA损伤位点的招募情况以及其在DNA损伤响应中的功能。发现在Bleomycin处理的细胞中，RECQL4的招募依赖于PARylation^[15]。

图 3. The small region of RECQL4 sufficient for rapid recruitment to DSB sites directly interacts with PAR^[15]

2. Cell Signal. 2025 Sep;133:111867.

成都中医药大学的研究团队在上述文章中鉴定了特发性肺纤维化（IPF）的潜在生物标志物。实验人员通过对公开数据集的单细胞RNA测序（scRNA-seq）和批量RNA测序分析，鉴定出4个与特发性肺纤维化密切相关的枢纽基因FTH1、FABP5、DCXR和IGFBP7。随后在体内和体外模型中的证实了 IGFBP7是一种新的生物标志物。在实验中，科研人员使用了由AbMole提供的Bleomycin（BLM，博来霉素，AbMole，M2100）构建了体外的肺纤维化模型和小鼠肺纤维化模型。细胞模型构建：BEAS-2B经Bleomycin（10μg/mL）处理48小时，发现Bleomycin刺激导致BEAS-2B细胞从多边形或圆形转变为细长纺锤形，细胞死亡增加，纤维化标志物（COL1A1和纤连蛋白1）和间充质标志物（N-钙粘蛋白和波形蛋白）的表达增加，表明细胞肺纤维化模型的成功构建。小鼠模型：C57BL/6小鼠麻醉后，通过气管为小鼠注射Bleomycin（5 mg/kg，溶于PBS），经过14天的饲养期后，对小鼠肺部组织进行生化或组织切片分析，结果表明Bleomycin组的肺组织中有明显的胶原沉积和纤维化，并且纤维化标志物S100A4明显高于对照组。

图 4. Validation of the hub genes in BLM-induced in vivo IPF model^[16]

参考文献及鸣谢

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[15] S. Shin, D. Kim, H. Kim, et al., Interaction of RECQL4 with poly(ADP-ribose) is critical for the DNA double-strand break response in human cells, FEBS open bio 15(1) (2025) 140-150.

[16] T. Zhu, B. R. Mu, B. Li, et al., IGFBP7: A novel biomarker involved in a positive feedback loop with TGF-β1 in idiopathic pulmonary fibrosis, Cellular signalling 133 (2025) 111867.