AmKn自组装抗菌肽的抗肿瘤机制研究

某些两亲性抗菌肽能够选择性的杀死肿瘤细胞且不易使其产生抗性，引起了人们高度关注。已有研究证实抗菌肽的抗菌活性与其自组装结构密切相关，而对纳米尺度上抗菌肽抗肿瘤活性与其组装体结构的关系还不清楚。本项目通过对天然抗菌肽蜂毒素关键序列分析，设计并合成系列具有抗肿瘤活性的两亲性抗菌肽AmKn（2≤m≤13;1≤n≤4），分别从肿瘤细胞的细胞膜通透性、细胞骨架改变以及细胞内凋亡基因表达变化等几个方面系统探讨AmKn的抗肿瘤作用机制。由于AmKn的两亲性结构特征，容易进行自组装形成纳米结构，我们将通过原子力显微镜、透射电子显微镜及圆二色光谱等手段，深入研究其自组装特性与抗肿瘤活性之间的关系，为抗菌及抗肿瘤多肽类药物的设计提供实验基础和理论依据。

某些两亲性抗菌肽能够选择性的杀死肿瘤细胞且不易使其产生抗性，有望成为传统抗生素的替代品，而抗菌肽的抗菌活性与其自组装结构之间的关系还不清楚。本项目通过对天然抗菌肽蜂毒素关键序列分析，设计并合成了系列具有抗肿瘤活性的两亲性抗菌肽AmKn（2≤m≤13;1≤n≤4），分别从肿瘤细胞的细胞膜通透性、细胞骨架改变以及细胞内凋亡基因表达变化等几个方面系统探讨了AmKn的抗肿瘤作用机制，结果发现该系列短肽能优先结合负电性的磷脂分子，并能与其形成聚集体，从而在肿瘤细胞表面形成空洞，即能以膜破损的方式杀伤肿瘤细胞。通过荧光标记A9K分子在肿瘤细胞内的定位研究发现，该分子除定位在肿瘤细胞细胞膜上外，同时也能定位在细胞内部，引起细胞内线粒体膜电位的丢失、细胞骨架蛋白断裂及与凋亡相关的基因如c-myc及bcl-2的转录水平下调，预示着该分子也能以引起细胞凋亡的方式杀伤肿瘤细胞。AmKn的抗肿瘤活性与其结构尤其是自组装形成的纳米结构息息相关，通过原子力显微镜、透射电子显微镜及圆二色光谱等手段，研究了其自组装特性与抗肿瘤活性之间的关系，结果发现多肽分子的纳米结构越大，其抗菌和抗肿瘤活性越低，除此以外，短肽分子在溶液中更多伸展状态及在溶液中的临界胶束浓度也对短肽的抗肿瘤活性有很大影响。在本项目的研究中，我们还发现该AmKn短肽不会引起细胞的非特异性免疫反应，有望应用在化妆品，医疗器械涂层等领域。通过本项目的研究，我们在设计新型的抗菌肽时，应平衡多肽分子的亲/疏水平衡，使其在与磷脂膜分子结合时能形成较为合适的纳米结构，提高其抗菌及抗肿瘤活性的同时，降低对宿主细胞的毒性。本项目在理论上揭示了多肽的自组装与其抗肿瘤活性之间的关系，并通过原子力显微镜等研究手段，揭示了AmKn系列多肽可以以单分子或自组装结构2种形式与模拟细胞膜结合，其研究结果发表在Biomaterials（SCI,IF7.82）及Macrobiomolecules （SCI，IF5.38）杂志上。 以本项目为依托，我们共发表SCI学术论文5篇，其中，影响因子大于5的4篇。共培养研究生4名，已毕业硕士生1名，博士生1名，现在读研究生2名。