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新化合物靶向线粒体杀灭癌细胞

2017-06-29 11:58 熊本大学研究团队 熊本大学 阅读 0
核心摘要: 日本熊本大学研究人员开发了一种叶酸结合的甲基-β-环糊精(FA-M-β-CyD),该化合物通过靶向叶酸受体-α(FR-α)阳性癌细胞,诱导线粒体自噬和活性氧产生,从而显著抑制肿瘤生长。体外和体内实验显示,FA-M-β-CyD能特异性降低FR-α阳性癌细胞的活力,并减少ATP生成,而对FR-α阴性细胞无影响。该纳米级化合物(约10nm)易于进入肿瘤组织,有望成为新型抗癌药物,但需进一步安全性评估。

自噬是一种天然的细胞机制,通过去除或回收受损的细胞成分,在维持细胞内稳态中发挥重要作用。线粒体自噬是线粒体特异性的自噬过程。线粒体是负责细胞能量产生和细胞死亡调控的关键细胞器。清除受损的线粒体可防止健康细胞退化,而最新研究发现,诱导癌细胞中的线粒体自噬可能是一种潜在有效的抗癌策略,因为线粒体活化可导致癌细胞死亡。

在先前的研究中,日本熊本大学的研究人员开发了一种叶酸结合的甲基-β-环糊精(FA-M-β-CyD),该化合物通过靶向叶酸受体-α(FR-α)表达阳性的肿瘤细胞,诱导一种未知的自噬机制。研究人员推测FA-M-β-CyD可能抑制线粒体活性,并在HeLa衍生的宫颈癌细胞系(KB细胞)上进行了测试。

研究人员首先通过比较FA-M-β-CyD与其他三种化合物对体外FR-α阳性KB细胞球体的作用,评估其效果。他们发现,由于FR-α介导的细胞毒性,FA-M-β-CyD显著降低了癌细胞活力,效果优于其他化合物。

接下来,研究人员确定FA-M-β-CyD定位于FR-α阳性KB细胞的线粒体,并显著增加了线粒体跨膜电位。线粒体跨膜电位控制细胞的能量(ATP)产生,进一步研究发现FR-α阳性KB细胞中ATP产生显著降低。然而,当用FA-M-β-CyD处理FR-α阴性的A549癌细胞时,ATP生成未受影响。

熊本大学的研究人员随后聚焦于FA-M-β-CyD对KB细胞活性氧(ROS)产生的影响,因为ROS通常由线粒体产生。他们发现FR-α阳性KB细胞中ROS产生显著增加,而FR-α阴性细胞中未受影响。此外,FA-M-β-CyD通过诱导ROS产生,似乎也引起了自噬空泡的形成。

在人类异种移植模型中,FA-M-β-CyD对KB细胞(FR-α阳性)的抗肿瘤作用显示出希望。单次剂量的化合物不仅显著抑制了肿瘤生长,而且通过体重和血液测试显示,未观察到明显的严重副作用。然而,需要进一步测试更高剂量以确认化合物的安全性,但研究人员对此持谨慎乐观态度。

“抗肿瘤药物面临的一个问题是肿瘤异常的血管分布和血液灌注,这阻碍了药物进入细胞的能力,”项目负责人之一Arima教授说。“然而,最近的研究发现,大约12纳米的纳米粒子很容易进入肿瘤细胞。FA-M-β-CyD的尺寸约为10纳米,这有助于其抗癌能力。该化合物应靶向FR-α阳性的癌细胞,如卵巢、肾脏、乳腺、子宫内膜、膀胱、肺和胰腺中发现的癌细胞。”但研究人员承认,在确定化合物的安全性之前,还需要进一步的检测。尽管如此,他们希望将其开发成有效的抗癌药物。

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