西工大李鹏、贾庆岩 Sci. Bull.：多酚聚合物细胞膜涂层“包覆”肿瘤实现代谢物递送抑制治疗

2024-02-18 来源：高分子科技

肿瘤细胞的异常增殖导致其对营养物质需求的增加。与正常细胞相比，肿瘤更易受到细胞内代谢物浓度波动的影响。因此，调控肿瘤细胞代谢已成为开发新型抗癌策略的关键目标，抑制肿瘤细胞代谢物输送有望实现有效的抗肿瘤效果。近日，西北工业大学柔性电子研究院李鹏教授、贾庆岩副教授课题组设计了多种富含多酚基团的聚合物，能够粘附于肿瘤细胞膜，并响应肿瘤氧化应激微环境，形成致密的高分子网络结构以全方位“包覆”肿瘤组织，从而有效阻断关键代谢物的输送过程，达到抑制肿瘤生长的目的（图1）。该研究揭示了一种新的多酚聚合物抗肿瘤机制，对探索癌症临床治疗新方案具有重要的借鉴意义。

图1. 多酚聚合物在肿瘤细胞膜表面形成涂层抑制代谢物递送示意图

在本研究中，原儿茶酸（PA）、没食子酸（GA）、茶多酚（GTP）和单宁酸（TA）被选为多酚基团的供体，而具有良好生物相容性的ε-聚赖氨酸（PL）由于其丰富的氨基结构被选为连接多酚分子的理想聚合物骨架。本工作合成制备的多酚聚合物中丰富的多酚基团使其能够粘附于细胞膜表面（图2a和2b），并在肿瘤氧化应激条件下发生自交联，有效抑制葡萄糖等营养物质的摄入（图2c），减少细胞内乳酸、GSH、ATP等的生成，并诱导细胞内大量活性氧的产生（图2d），从而达到治疗目的。此外，涂层强束缚作用还能够抑制肿瘤的转移和侵袭（图2e和2f）。

图2. 多酚聚合物抑制肿瘤细胞代谢物递送和转移侵袭性能测试

荧光活体实验（图3a-c）证明，多酚聚合物形成的涂层能够长期滞留在肿瘤部位，且滞留时间可以超过14天。由于对葡萄糖等营养物质摄取的减少，导致GSH、乳酸和ATP等代谢物的合成减少，以及代谢废物活性氧的积累，从而紊乱肿瘤代谢过程，实现对肿瘤生长的有效抑制（图3d和3e）。另外，VEGF、MMP2、TGF-β等肿瘤转移相关标志物实验证明多酚聚合物形成的涂层能够有效阻止肿瘤转移（图3f）。

图3. 多酚聚合物活体水平抗肿瘤性能表征

代谢组学分析证明，多酚聚合物治疗组细胞功能关键成分，如氨基酸、核苷酸及其代谢物等，显著降低（图4）。KEGG结果证实，多酚聚合物治疗组肿瘤生物过程差异主要与多种生物合成、代谢、信号转导和分子运输过程有关，表明多酚聚合物阻断了细胞间信号和物质交换。

图4. 经多酚聚合物处理的肿瘤代谢组学分析

该工作以“Bioinspired cytomembrane coating besieges tumor for blocking metabolite transportation”为题发表在Science Bulletin上。西北工业大学柔性电子研究院李鹏教授和河南省柔性电子产业研究院张云秀副研究员为论文通讯作者，西北工业大学柔性电子研究院贾庆岩副教授和硕士研究生岳子林为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、宁波市自然科学基金、陕西省杰出青年基金等的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.01.040

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（责任编辑：xu）

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