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西工大李鵬、賈慶巖 Sci. Bull.：多酚聚合物細(xì)胞膜涂層“包覆”腫瘤實(shí)現(xiàn)代謝物遞送抑制治療
2024-02-18  來源：高分子科技

  腫瘤細(xì)胞的異常增殖導(dǎo)致其對營養(yǎng)物質(zhì)需求的增加。與正常細(xì)胞相比，腫瘤更易受到細(xì)胞內(nèi)代謝物濃度波動(dòng)的影響。因此，調(diào)控腫瘤細(xì)胞代謝已成為開發(fā)新型抗癌策略的關(guān)鍵目標(biāo)，抑制腫瘤細(xì)胞代謝物輸送有望實(shí)現(xiàn)有效的抗腫瘤效果。近日，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院李鵬教授、賈慶巖副教授課題組設(shè)計(jì)了多種富含多酚基團(tuán)的聚合物，能夠粘附于腫瘤細(xì)胞膜，并響應(yīng)腫瘤氧化應(yīng)激微環(huán)境，形成致密的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以全方位“包覆”腫瘤組織，從而有效阻斷關(guān)鍵代謝物的輸送過程，達(dá)到抑制腫瘤生長的目的（圖1）。該研究揭示了一種新的多酚聚合物抗腫瘤機(jī)制，對探索癌癥臨床治療新方案具有重要的借鑒意義。


圖1. 多酚聚合物在腫瘤細(xì)胞膜表面形成涂層抑制代謝物遞送示意圖


  在本研究中，原兒茶酸（PA）、沒食子酸（GA）、茶多酚（GTP）和單寧酸（TA）被選為多酚基團(tuán)的供體，而具有良好生物相容性的ε-聚賴氨酸（PL）由于其豐富的氨基結(jié)構(gòu)被選為連接多酚分子的理想聚合物骨架。本工作合成制備的多酚聚合物中豐富的多酚基團(tuán)使其能夠粘附于細(xì)胞膜表面（圖2a和2b），并在腫瘤氧化應(yīng)激條件下發(fā)生自交聯(lián)，有效抑制葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)的攝入（圖2c），減少細(xì)胞內(nèi)乳酸、GSH、ATP等的生成，并誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)大量活性氧的產(chǎn)生（圖2d），從而達(dá)到治療目的。此外，涂層強(qiáng)束縛作用還能夠抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲（圖2e和2f）。 


圖2. 多酚聚合物抑制腫瘤細(xì)胞代謝物遞送和轉(zhuǎn)移侵襲性能測試


  熒光活體實(shí)驗(yàn)（圖3a-c）證明，多酚聚合物形成的涂層能夠長期滯留在腫瘤部位，且滯留時(shí)間可以超過14天。由于對葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)攝取的減少，導(dǎo)致GSH、乳酸和ATP等代謝物的合成減少，以及代謝廢物活性氧的積累，從而紊亂腫瘤代謝過程，實(shí)現(xiàn)對腫瘤生長的有效抑制（圖3d和3e）。另外，VEGF、MMP2、TGF-β等腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)標(biāo)志物實(shí)驗(yàn)證明多酚聚合物形成的涂層能夠有效阻止腫瘤轉(zhuǎn)移（圖3f）。 


圖3. 多酚聚合物活體水平抗腫瘤性能表征


  代謝組學(xué)分析證明，多酚聚合物治療組細(xì)胞功能關(guān)鍵成分，如氨基酸、核苷酸及其代謝物等，顯著降低（圖4）。KEGG結(jié)果證實(shí)，多酚聚合物治療組腫瘤生物過程差異主要與多種生物合成、代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和分子運(yùn)輸過程有關(guān)，表明多酚聚合物阻斷了細(xì)胞間信號和物質(zhì)交換。 


圖4. 經(jīng)多酚聚合物處理的腫瘤代謝組學(xué)分析


  該工作以“Bioinspired cytomembrane coating besieges tumor for blocking metabolite transportation”為題發(fā)表在Science Bulletin上。西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院李鵬教授和河南省柔性電子產(chǎn)業(yè)研究院張?jiān)菩?/span>副研究員為論文通訊作者，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院賈慶巖副教授和碩士研究生岳子林為論文共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、寧波市自然科學(xué)基金、陜西省杰出青年基金等的支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.01.040

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