多肽-金团簇复合物对基质金属蛋白酶的活性调控及其生物应用研究

An understanding of the interactions between nanoparticles and biological systems is of significant interest. This study is aimed at correlating the surface properties of peptide - gold clusters complex with its biological effects in both cell culture and animal level. The interactions between peptide - gold clusters complex and the functional protein, matrix metalloproteinase 2, will be lucubrated to illustrate the mechanism of modulatory effect caused by peptide - gold clusters complex to the activity of matrix metalloproteinase 2 and its inhibitory effect of tumor invasion and metastasis. This project is not only a fundamental study of the principle for template peptide engineering used to synthesize gold clusters, but also a systematic evaluation of the inhibition capacity of different peptide-gold clusters complex to tumor invasion and metastasis. We will reveal the specific molecular mechanisms behind the observed biological effects of such kind of nanomaterials, providing the theoretical basis for their biological safety study and the development of their new applications as a new type of antitumor drug. Owing to the excellent radiation sensitization effect of the peptide-gold clusters complex, with the combined radiotherapy, a new antineoplastic treatment with superior therapeutic effect is fully expected, which will have broad application prospects and social and economic advantages.

对纳米材料与生物系统之间相互作用的深入理解具有十分重要的意义。本项目旨在将多肽-金团簇复合物在细胞和活体水平的生物学效应与其表面性质相关联。我们将对多肽-金团簇复合物与重要的功能蛋白质，基质金属蛋白酶2，之间的相互作用进行深入的研究，阐明其调控基质金属蛋白酶2的活性从而抑制肿瘤的侵袭和转移的作用机制。本项基础研究不但可以为用于金团簇合成的模板多肽的设计提供理论基础，还将系统性地评价不同的多肽-金团簇复合物抑制肿瘤的侵袭和转移的能力。在观察相关的生物学效应的同时，揭示其背后具体的分子机制，为研究此类纳米材料的生物安全性和发展其作为新型抗肿瘤转移药物的新应用提供理论依据。多肽-金团簇复合物优异的辐射增敏效应，使其有望联合放疗等传统疗法，获得治疗效果优越的新型抗肿瘤方案，拥有广阔的应用前景和社会经济价值。

对纳米材料与生物系统之间相互作用的深入理解具有十分重要的意义。本项目旨在将纳米材料在体内外的生物学效应与其表面性质相关联。我们通过研究纳米材料与关键功能蛋白质（蛋白酶体、基质金属蛋白酶等）的相互作用机制，阐明其生物学效应。通过调控纳米材料关键参数（包括尺寸、纵横比、表面电荷等），建立材料特性与蛋白质活性调控能力之间的构效关系，指导材料性能的优化，拓展其在各类疾病中的应用前景。基质金属蛋白酶的表达和活性调节的改变与癌症的进展和临床实验结果有关。纳米材料可以通过与功能蛋白相互作用，调控其活性并发挥治疗作用。本项目的主要研究结果表明，金纳米球 (>10 nm)和金纳米棒均可通过有效抑制基质金属蛋白酶9（MMP-9）的活性，在体外和体内实验中显著抑制X射线激活的肿瘤细胞的转移和侵袭。金纳米棒对MMP-9活性的抑制机制与直接相互作用引起的二级结构改变有关，而对其转录和表达无显著影响。特别是金纳米颗粒对MMP-9活性的抑制作用具有明显的尺寸和纵横比依赖性。我们在观察相关的生物学效应的同时，揭示其背后具体的分子机制的同时，也为纳米材料的生物安全性评估及拓展其作为新型抗肿瘤转移药物的新应用提供理论依据。金纳米颗粒不但具有良好的辐射增敏效应，还可以作为转移抑制剂，通过与放疗联合，获得治疗效果优越，预后良好的新型抗肿瘤方案，拥有广阔的应用前景和社会经济价值。