不惧肿瘤术后复发!用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

手术是许多实体瘤最常见的治疗方法之一,它可以抑制肿瘤的生长和转移。但是,由于手术切除后无法彻底根除癌症,肿瘤复发仍然是患者生存的主要挑战。目前,化学疗法和放射疗法通常用于预防肿瘤复发,但仍面临疗效和副作用的临床问题。另一方面,肿瘤部位的慢性炎性微环境和通过外科手术切除肿瘤引起的大量组织缺损难以使健康组织再生。因此,在术后肿瘤治疗期间同时抑制局部肿瘤复发并重建健康组织是主要挑战。

近日,上海交通大学李海燕副教授课题组合成了一种双功能Cx43模拟肽(JM2)并嫁接到透明质酸(HA)中,以生成均质的双功能可注射水凝胶系统(HA-JM2),抑制肿瘤复发同时并增强伤口愈合该工作以 “Bifunctional Cx43 Mimic Peptide Grafted Hyaluronic Acid Hydrogels Inhibited Tumor Recurrence and Stimulated Wound Healing for Postsurgical Tumor Treatment” 为题发表在《Adv. Funct. Mater.》上。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

JM2对B16F10和Skov-3肿瘤细胞增殖,微管聚合和细胞周期的影响

研究人员首先使用含有不同浓度JM2的细胞培养基评估JM2对B16F10和Skov-3行为的影响, JM2抑制了肿瘤细胞的增殖,其抑制作用表现出对JM2浓度的依赖性。除此之外,与对照组相比,含有100 μg mL -1 JM2的细胞培养基可以明显改善B16F10和Skov-3细胞的微管聚合。由于JM2发挥抑制肿瘤细胞的增殖和促进肿瘤细胞中的微管聚合的作用,因此推测JM2可能对肿瘤细胞的有丝分裂有影响。通过流式细胞仪发现细胞培养基中的JM2通过将肿瘤细胞阻滞在细胞周期的S期而对肿瘤细胞的有丝分裂具有强烈的抑制作用。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

JM2影响B16F10和Skov-3肿瘤细胞增殖,微管聚合和细胞周期的表征

JM2对B16F10和Skov-3肿瘤细胞凋亡的影响

为了定量评估JM2对肿瘤细胞的凋亡作用,采用膜联蛋白V-FITC细胞凋亡测定法通过流式细胞仪确定细胞凋亡的百分比,发现向细胞培养基中添加JM2促进了肿瘤细胞凋亡。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

JM2对B16F10和Skov-3肿瘤细胞凋亡的影响

JM2的体内抗肿瘤效率

研究人员在带有B16F10肿瘤的BALB / c裸鼠中进一步证实了JM2的体内抗肿瘤功效。用PBS(对照)治疗的裸鼠背部生长的肿瘤比用含JM2的盐水治疗的小鼠(JM2组)的肿瘤大得多,且JM2组中的大多数肿瘤细胞死于坏死或凋亡。即JM2通过抑制肿瘤细胞的增殖并诱导肿瘤细胞坏死或凋亡而表现出卓越的抗肿瘤功效。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

JM2的体内抗肿瘤效率

JM2对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和人真皮成纤维细胞(HDF)增殖和迁移的影响

研究人员使用CCK-8等表征手段发现尽管JM2对再生细胞的增殖也具有抑制作用,但是JM2对再生细胞的增殖抑制作用远弱于对肿瘤细胞的增殖抑制作用。进一步的,JM2可以刺激修复细胞的迁移,尤其是内皮细胞和成纤维细胞的迁移,这可能有利于伤口愈合中的血管生成和肉芽形成。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

JM2对HUVEC和HDF增殖和迁移的影响

JM2对HUVEC,HDF和RAW 264.7细胞的胞内Cx43形成和胞外ATP释放的调节作用

通过染色和定量实验,发现JM2可以有效减少细胞膜上Cx43半通道的数量,使Cx43在细胞内积累,并随后在细胞微环境中过度降低细胞外ATP的释放。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

JM2对细胞的胞内Cx43形成和胞外ATP释放的调节作用

可注射水凝胶的制备和表征

甲基丙烯酸HA的表征,制备过程和HA‐JM2可注射水凝胶的表征如图 6所示。HA首先通过透明质酸大分子链上的羟基与甲基丙烯酸酐之间的反应官能化。得到的甲基丙烯酸酯化的HA后,HA-JM2通过在JM2和的羧基末端半胱氨酸的硫醇基和HA大分子链中的C-C双键之间的迈克尔加成反应得到。HA-JM2显示出良好的细胞相容性。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

可注射水凝胶的制备和表征

全层皮肤缺陷模型的体内伤口愈合

研究人员将可注射的水凝胶应用于全层皮肤缺损模型,以研究HA和HA‐JM2水凝胶的伤口愈合能力。在第12天,用HA‐JM2水凝胶和HA水凝胶治疗的伤口闭合速度快于未治疗的伤口。HA‐JM2组的剩余伤口面积仅为7.5%,而对照组和HA组的伤口面积分别为24.0%和13.7%。即HA-JM2水凝胶可以在全层皮肤缺损模型中显着促进伤口愈合。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

全层皮肤缺陷模型的体内伤口愈合

肿瘤切除模型的体内抗肿瘤复发和伤口愈合

由于JM2显示出抗肿瘤作用并且HA‐JM2水凝胶可以促进伤口愈合,因此在肿瘤切除模型中进一步评估了HA‐JM2水凝胶对抗肿瘤复发和伤口愈合的作用,在第14天,对照组和HA组中的肿瘤复发并充满整个伤口区域。伤口几乎没有闭合,一些伤口开始溃疡。相比之下,HA‐JM2组的肿瘤没有长大,伤口逐渐闭合。HA‐JM2水凝胶不仅可以在一定程度上抑制肿瘤的复发,而且可以在肿瘤切除缺损中促进健康的组织再生。

不惧肿瘤术后复发!上交大李海燕《AFM》:用于内部组织修复和抗术后粘连的Janus水凝胶湿粘合剂,

肿瘤切除模型的体内抗肿瘤复发和伤口愈合

总结

在这项研究中,设计并鉴定了一种双功能的Cx43模拟肽JM2。JM2能够抑制肿瘤细胞的增殖并诱导其凋亡,并在S期阻止细胞周期,调节修复细胞中的ATP释放,并刺激成纤维细胞和内皮细胞的迁移。将JM2嫁接到HA后,制备了可注射的双功能HA-JM2水凝胶,它可以抑制肿瘤生长,再生全厚度伤口缺损,同时抑制肿瘤复发并刺激伤口在肿瘤切除缺损中的愈合。所有这些结果表明,这种双功能HA‐JM2水凝胶在临床上用于切除肿瘤的皮肤伤口修复具有巨大的应用潜力。

全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202004709

相关文章

微信