手術(shù)是許多實(shí)體瘤最常見的治療方法之一，它可以抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。但是，由于手術(shù)切除后無法徹底根除癌癥，腫瘤復(fù)發(fā)仍然是患者生存的主要挑戰(zhàn)。目前，化學(xué)療法和放射療法通常用于預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)，但仍面臨療效和副作用的臨床問題。另一方面，腫瘤部位的慢性炎性微環(huán)境和通過外科手術(shù)切除腫瘤引起的大量組織缺損難以使健康組織再生。因此，在術(shù)后腫瘤治療期間同時抑制局部腫瘤復(fù)發(fā)并重建健康組織是主要挑戰(zhàn)。
近日，上海交通大學(xué)李海燕副教授課題組合成了一種雙功能Cx43模擬肽（JM2）并嫁接到透明質(zhì)酸（HA）中，以生成均質(zhì)的雙功能可注射水凝膠系統(tǒng)（HA-JM2），抑制腫瘤復(fù)發(fā)同時并增強(qiáng)傷口愈合。該工作以 “Bifunctional Cx43 Mimic Peptide Grafted Hyaluronic Acid Hydrogels Inhibited Tumor Recurrence and Stimulated Wound Healing for Postsurgical Tumor Treatment” 為題發(fā)表在《Adv.?Funct. Mater.》上。
JM2對B16F10和Skov-3腫瘤細(xì)胞增殖，微管聚合和細(xì)胞周期的影響
研究人員首先使用含有不同濃度JM2的細(xì)胞培養(yǎng)基評估JM2對B16F10和Skov-3行為的影響， JM2抑制了腫瘤細(xì)胞的增殖，其抑制作用表現(xiàn)出對JM2濃度的依賴性。除此之外，與對照組相比，含有100?μg mL?-1?JM2的細(xì)胞培養(yǎng)基可以明顯改善B16F10和Skov-3細(xì)胞的微管聚合。由于JM2發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中的微管聚合的作用，因此推測JM2可能對腫瘤細(xì)胞的有絲分裂有影響。通過流式細(xì)胞儀發(fā)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)基中的JM2通過將腫瘤細(xì)胞阻滯在細(xì)胞周期的S期而對腫瘤細(xì)胞的有絲分裂具有強(qiáng)烈的抑制作用。
JM2影響B(tài)16F10和Skov-3腫瘤細(xì)胞增殖，微管聚合和細(xì)胞周期的表征
JM2對B16F10和Skov-3腫瘤細(xì)胞凋亡的影響
為了定量評估JM2對腫瘤細(xì)胞的凋亡作用，采用膜聯(lián)蛋白V-FITC細(xì)胞凋亡測定法通過流式細(xì)胞儀確定細(xì)胞凋亡的百分比，發(fā)現(xiàn)向細(xì)胞培養(yǎng)基中添加JM2促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞凋亡。
JM2對B16F10和Skov-3腫瘤細(xì)胞凋亡的影響
JM2的體內(nèi)抗腫瘤效率
研究人員在帶有B16F10腫瘤的BALB / c裸鼠中進(jìn)一步證實(shí)了JM2的體內(nèi)抗腫瘤功效。用PBS（對照）治療的裸鼠背部生長的腫瘤比用含JM2的鹽水治療的小鼠（JM2組）的腫瘤大得多，且JM2組中的大多數(shù)腫瘤細(xì)胞死于壞死或凋亡。即JM2通過抑制腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死或凋亡而表現(xiàn)出卓越的抗腫瘤功效。
JM2的體內(nèi)抗腫瘤效率
JM2對人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）和人真皮成纖維細(xì)胞（HDF）增殖和遷移的影響
研究人員使用CCK-8等表征手段發(fā)現(xiàn)盡管JM2對再生細(xì)胞的增殖也具有抑制作用，但是JM2對再生細(xì)胞的增殖抑制作用遠(yuǎn)弱于對腫瘤細(xì)胞的增殖抑制作用。進(jìn)一步的，JM2可以刺激修復(fù)細(xì)胞的遷移，尤其是內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的遷移，這可能有利于傷口愈合中的血管生成和肉芽形成。
JM2對HUVEC和HDF增殖和遷移的影響
JM2對HUVEC，HDF和RAW 264.7細(xì)胞的胞內(nèi)Cx43形成和胞外ATP釋放的調(diào)節(jié)作用
通過染色和定量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)JM2可以有效減少細(xì)胞膜上Cx43半通道的數(shù)量，使Cx43在細(xì)胞內(nèi)積累，并隨后在細(xì)胞微環(huán)境中過度降低細(xì)胞外ATP的釋放。
JM2對細(xì)胞的胞內(nèi)Cx43形成和胞外ATP釋放的調(diào)節(jié)作用
可注射水凝膠的制備和表征
甲基丙烯酸HA的表征，制備過程和HA‐JM2可注射水凝膠的表征如圖 6所示。HA首先通過透明質(zhì)酸大分子鏈上的羥基與甲基丙烯酸酐之間的反應(yīng)官能化。得到的甲基丙烯酸酯化的HA后，HA-JM2通過在JM2和的羧基末端半胱氨酸的硫醇基和HA大分子鏈中的C-C雙鍵之間的邁克爾加成反應(yīng)得到。HA-JM2顯示出良好的細(xì)胞相容性。
可注射水凝膠的制備和表征
全層皮膚缺陷模型的體內(nèi)傷口愈合
研究人員將可注射的水凝膠應(yīng)用于全層皮膚缺損模型，以研究HA和HA‐JM2水凝膠的傷口愈合能力。在第12天，用HA‐JM2水凝膠和HA水凝膠治療的傷口閉合速度快于未治療的傷口。HA‐JM2組的剩余傷口面積僅為7.5％，而對照組和HA組的傷口面積分別為24.0％和13.7％。即HA-JM2水凝膠可以在全層皮膚缺損模型中顯著促進(jìn)傷口愈合。
全層皮膚缺陷模型的體內(nèi)傷口愈合
腫瘤切除模型的體內(nèi)抗腫瘤復(fù)發(fā)和傷口愈合
由于JM2顯示出抗腫瘤作用并且HA‐JM2水凝膠可以促進(jìn)傷口愈合，因此在腫瘤切除模型中進(jìn)一步評估了HA‐JM2水凝膠對抗腫瘤復(fù)發(fā)和傷口愈合的作用，在第14天，對照組和HA組中的腫瘤復(fù)發(fā)并充滿整個傷口區(qū)域。傷口幾乎沒有閉合，一些傷口開始潰瘍。相比之下，HA‐JM2組的腫瘤沒有長大，傷口逐漸閉合。HA‐JM2水凝膠不僅可以在一定程度上抑制腫瘤的復(fù)發(fā)，而且可以在腫瘤切除缺損中促進(jìn)健康的組織再生。
腫瘤切除模型的體內(nèi)抗腫瘤復(fù)發(fā)和傷口愈合
總結(jié)
在這項(xiàng)研究中，設(shè)計(jì)并鑒定了一種雙功能的Cx43模擬肽JM2。JM2能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡，并在S期阻止細(xì)胞周期，調(diào)節(jié)修復(fù)細(xì)胞中的ATP釋放，并刺激成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的遷移。將JM2嫁接到HA后，制備了可注射的雙功能HA-JM2水凝膠，它可以抑制腫瘤生長，再生全厚度傷口缺損，同時抑制腫瘤復(fù)發(fā)并刺激傷口在腫瘤切除缺損中的愈合。所有這些結(jié)果表明，這種雙功能HA‐JM2水凝膠在臨床上用于切除腫瘤的皮膚傷口修復(fù)具有巨大的應(yīng)用潛力。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202004709
