羧基化納米金剛石抑制腫瘤細(xì)胞遷移過(guò)程示意圖
中科院理化所光電功能界面材料實(shí)驗(yàn)室自2010年以來(lái)開始研究基于納米金剛石的癌癥治療體系,發(fā)現(xiàn)在酸性細(xì)胞環(huán)境內(nèi),納米金剛石-順鉑體系可實(shí)現(xiàn)順鉑藥物的緩釋效果,能顯著抑制HeLa細(xì)胞的增殖(Small 2010, 6, 1514-1519)。在后續(xù)的研究中還發(fā)現(xiàn)了高壓高溫法制備的納米金剛石對(duì)HepG2細(xì)胞的遷移抑制效果(Phys. Status Solidi A 2016, 213, 2131-2137)。特定濃度的羧基化納米金剛石可以顯著抑制癌細(xì)胞中波形蛋白的表達(dá),從而抑制HeLa和C6細(xì)胞的遷移(Diam. Relat. Mat. 2020, 105, 107809)。近期,該課題組合成了納米金剛石-二氧化鈦復(fù)合材料,可在可見光下對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行選擇性殺傷,并抑制癌細(xì)胞的遷移。該工作為開發(fā)低毒性、多功能的光敏劑提供了新的思路,在細(xì)胞診療與遷移方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值(Carbon 2021, 174, 90-97)。
此外,該課題組還對(duì)納米金剛石對(duì)腫瘤細(xì)胞遷移的抑制機(jī)制及其在體內(nèi)的作用進(jìn)行了進(jìn)一步的深入探討。結(jié)果表明,羧基化納米金剛石可以提高腫瘤細(xì)胞與基底的粘附能力,從而導(dǎo)致細(xì)胞運(yùn)動(dòng)受限。在分子機(jī)理上主要表現(xiàn)在,羧基化納米金剛石能夠下調(diào)N-鈣粘蛋白和波形蛋白的表達(dá),上調(diào)E-鈣粘蛋白的表達(dá),通過(guò)TGF-β信號(hào)通路逆轉(zhuǎn)EMT過(guò)程。通過(guò)Phalloidin染色實(shí)驗(yàn)證實(shí)了羧基化納米金剛石會(huì)損害F-肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的組裝,減少應(yīng)力纖維和板狀偽足的形成,進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的遷移。最后利用小鼠肺轉(zhuǎn)移模型驗(yàn)證了羧基化納米金剛石在體內(nèi)對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制作用。未來(lái)羧基化納米金剛石有望不僅作為簡(jiǎn)單的載體和探針,而且在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域作為腫瘤細(xì)胞遷移的新型抑制劑,在調(diào)控細(xì)胞行為方面發(fā)揮積極作用。
相關(guān)文章以“Nanodiamonds Inhibit Cancer Cell Migration by Strengthening Cell Adhesion: Implications for Cancer Treatment”為題在線發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces雜志(2021,13,9620-9629)。理化所只金芳研究員和李雷副研究員為論文的通訊作者,理化所博士研究生郭清越為論文第一作者,日本慶應(yīng)大學(xué)Yasuaki Einaga教授對(duì)該工作的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和機(jī)理分析提供了指導(dǎo)。
上述相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作研究基金(GJHZ1818)和東南大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金的資助。
參考資料
[1] 納米金剛石可抑制腫瘤轉(zhuǎn)移——理化所在新型碳基納米材料的生物應(yīng)用中取得新進(jìn)展http://www.ipc.cas.cn/xwzx/kyjz/202103/t20210317_5976751.html
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