κ-卡拉胶寡糖抑制肿瘤血管生成作用及机理研究

卡拉胶寡糖是带有硫酸基团的海洋低聚糖，已有研究表明在正常生理状态下，卡拉胶寡糖混合物具有抑制血管生成的潜能，但对其分子聚合度与活性的关系、其抑制肿瘤血管生成作用与机理尚不明确。.针对上述问题，本项目组在以生物酶降解卡拉胶的基础上，分离、鉴定不同聚合度的卡拉胶寡糖；以荷瘤小鼠为模型，以肿瘤血管密度和生长速度为指标，评价不同聚合度卡拉胶寡糖抑制肿瘤血管生成活性；结合活性分析结果，明确卡拉胶寡糖聚合度与活性的关系，筛选出活性最强的卡拉胶寡糖组分；以血管内皮细胞为研究模型，从细胞生物学和分子生物学两个角度研究卡拉胶寡糖抑制肿瘤血管生成的作用机理。.该项目的实施将明确不同聚合度卡拉胶寡糖抑制肿瘤血管生成的作用规律和作用机理，为研究、制备具有抑制肿瘤血管生成作用的新型海洋抗肿瘤药物奠定科学基础，因此具有重要的科学意义和价值。

卡拉胶是来自海洋红藻的硫酸半乳聚糖，由于带有硫酸基团从而使其具有很多独特的生理活性，但是卡拉胶分子量大、溶解性低、不易吸收，严重限制了其在生物医药与保健食品及生物农药等产业的应用。利用酶法降解卡拉胶制备得到的卡拉胶寡糖，在保留其生理活性的基础上克服了其溶解性低、不易吸收等缺点，表现出良好的应用前景。本项目在课题组前期筛选得到一株κ-卡拉胶降解酶高产菌株的基础上，对其产酶特性、酶的降解特性以及降解产物等进行进一步的分析研究。将制备的κ-卡拉胶寡糖分离纯化后，利用血管内皮细胞ECV304、小鼠腹水瘤细胞S180昆明鼠移植瘤和人乳腺癌细胞MCF-7裸鼠移植瘤为研究模型，详细研究了κ-卡拉胶寡糖的抑制肿瘤血管生成作用及其机理。研究结果表明，本项目组分离得到的卡拉胶降解菌株N52产生的κ-卡拉胶降解酶是一种外切酶，其降解方式是先以六糖和八糖为单位降解κ-卡拉胶，然后再将八糖降解为二糖和六糖。因此，此酶的降解产物为κ-卡拉胶二糖、六糖和八糖，而其终产物应为κ-卡拉胶二糖和κ-卡拉胶六糖。得到的κ-卡拉胶寡糖对接种在昆明鼠体内的S180肿瘤和接种在裸鼠体内的人乳腺癌MCF-7的生长都具有一定的抑制作用。在荷S180的昆明鼠体内，κ-卡拉胶寡糖表现出免疫调节和抑制血管生成的双重作用；在荷人乳腺癌MCF-7的裸鼠体内，κ-卡拉胶寡糖表现出显著地抑制肿瘤血管生成的作用。值得注意的是，在接种到裸鼠体内的人乳腺癌肿瘤组织中，发现肿瘤内部的血管来源于肿瘤细胞或肿瘤干细胞，而非宿主裸鼠。这有悖于经典的肿瘤血管生成理论，而本项目组的这个结果与Ricci-Vitiani L.和Wang R.2010年分别发表在Nature上的结果一致。而κ-卡拉胶寡糖能够显著抑制肿瘤内部的微血管密度，既显著抑制肿瘤细胞向血管内皮细胞的分化。其抑制作用与其抑制肿瘤组织中VEGF及其受体，FGF及其受体的表达相关。以上结果表明，κ-卡拉胶寡糖具有抑制肿瘤血管生成的功能，其抑制肿瘤血管生成的机理为其抑制肿瘤细胞向血管内皮细胞的分化，抑制肿瘤细胞VEGF及其受体，FGF及其受体的表达。在基金的资助下，共发表期刊论文14篇，其中SCI收录5篇，EI收录1篇；授权专利一项；共培养硕士研究生4名，已毕业2名。