靶标铜依赖Braf/MEK/ERK信号通路的纳米硫设计及其抗肿瘤研究

摘要

肿瘤是威胁人类健康的重要疾病之一，多年来针对其治疗，尤其是化学治疗，研究者做了许多不同方面的工作，并已取得一定的成效。然而化学治疗的未来方向是设计药物选择性地杀伤或者抑制肿瘤细胞。临床研究有发现肿瘤部位富集大量的铜，针对这种规律，研究人员设计了含铜的化合物和配合物，期待通过铜作为诱饵，使得肿瘤细胞富集更多的药物而达到选择性治疗的目的。然而近期研究发现肿瘤细胞富集铜是因为它的生存和发展需要铜。其原因是丝裂原蛋白激酶信号中的关键分子MEK需要以铜作为辅因子才能活化下游信号。因此，以铜做诱饵一方面能选择性给药，另一方面却为肿瘤细胞提供更多的生长信号。因此，我们提出剥夺肿瘤细胞的铜来限制其生长。在和铜高亲和力的物质中，硫是人体必需元素，长期以来也已经被广泛应用在食品和药物中。本课题拟将硫纳米化以获得更高的反应活性，并研究其对铜的捕捉，限制肿瘤生长的效果与机理。主要结果如下： 1.采用PEG200在加热条件下溶化升华硫，并加入冷水搅拌形成纳米尺度的硫。以简便的方式获得低免疫原性，对铜高附着力的纳米硫。研究其在溶液中对铜吸附的规律，发现：1mg的纳米硫最多可结合2.84mg铜。其结合铜前后固体粒径改变不大，然而表面变得更加光滑。而流体力学粒径从800nm减少至500nm。可能因为PEG本身也能结合铜，PEG上面的铜同时有被纳米硫表面吸引的趋势，而纳米硫表面的铜也会吸引PEG链，使得其表面进一步组装，从而更加光滑，同时由于PEG链的收紧，其流体力学粒径也相应缩小。 2.在细胞培养系统中，我们发现：纳米硫能夺取铜，使得A375恶性黑色素瘤和MCF-7乳腺癌细胞内铜显著降低，同时降低了这两种肿瘤细胞中整体细胞存活率，这种抑制作用可以被外加的铜所抵消，说明纳米硫抑制肿瘤生长的作用是通过剥夺肿瘤细胞的铜。机理方面的研究发现纳米硫可以呈时间依赖性地抑制MEK/ERK信号的活化，从而减缓肿瘤细胞分裂。 3.由于铂类药物需要通过铜转运蛋白运输到细胞内，因此我们进一步探讨纳米硫和铂类药物联用的可行性。以顺铂为例，我们发现在实验中，两种肿瘤细胞在短时间低剂量的纳米硫处理之后，铜转运蛋白表达代偿性升高，使得细胞内顺铂的量进一步上升，从而提高了顺铂的抗肿瘤活性。 本研究的结果提示了基于铜依赖的Braf/MEK/ERK信号通路的药物设计思想，并为纳米硫抗肿瘤和辅助抗肿瘤提供实验依据。

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