手術是許多實體瘤最常見的治療方法之一，它可以抑制腫瘤的生長和轉移。但是，由于手術切除后無法徹底根除癌癥，腫瘤復發(fā)仍然是患者生存的主要挑戰(zhàn)。目前，化學療法和放射療法通常用于預防腫瘤復發(fā)，但仍面臨療效和副作用的臨床問題。另一方面，腫瘤部位的慢性炎性微環(huán)境和通過外科手術切除腫瘤引起的大量組織缺損難以使健康組織再生。因此，在術后腫瘤治療期間同時抑制局部腫瘤復發(fā)并重建健康組織是主要挑戰(zhàn)。
近日，上海交通大學李海燕副教授課題組合成了一種雙功能Cx43模擬肽（JM2）并嫁接到透明質酸（HA）中，以生成均質的雙功能可注射水凝膠系統(tǒng)（HA-JM2），抑制腫瘤復發(fā)同時并增強傷口愈合。該工作以 “Bifunctional Cx43 Mimic Peptide Grafted Hyaluronic Acid Hydrogels Inhibited Tumor Recurrence and Stimulated Wound Healing for Postsurgical Tumor Treatment” 為題發(fā)表在《Adv.?Funct. Mater.》上。
JM2對B16F10和Skov-3腫瘤細胞增殖，微管聚合和細胞周期的影響
研究人員首先使用含有不同濃度JM2的細胞培養(yǎng)基評估JM2對B16F10和Skov-3行為的影響， JM2抑制了腫瘤細胞的增殖，其抑制作用表現(xiàn)出對JM2濃度的依賴性。除此之外，與對照組相比，含有100?μg mL?-1?JM2的細胞培養(yǎng)基可以明顯改善B16F10和Skov-3細胞的微管聚合。由于JM2發(fā)揮抑制腫瘤細胞的增殖和促進腫瘤細胞中的微管聚合的作用，因此推測JM2可能對腫瘤細胞的有絲分裂有影響。通過流式細胞儀發(fā)現(xiàn)細胞培養(yǎng)基中的JM2通過將腫瘤細胞阻滯在細胞周期的S期而對腫瘤細胞的有絲分裂具有強烈的抑制作用。
JM2影響B(tài)16F10和Skov-3腫瘤細胞增殖，微管聚合和細胞周期的表征
JM2對B16F10和Skov-3腫瘤細胞凋亡的影響
為了定量評估JM2對腫瘤細胞的凋亡作用，采用膜聯(lián)蛋白V-FITC細胞凋亡測定法通過流式細胞儀確定細胞凋亡的百分比，發(fā)現(xiàn)向細胞培養(yǎng)基中添加JM2促進了腫瘤細胞凋亡。
JM2對B16F10和Skov-3腫瘤細胞凋亡的影響
JM2的體內抗腫瘤效率
研究人員在帶有B16F10腫瘤的BALB / c裸鼠中進一步證實了JM2的體內抗腫瘤功效。用PBS（對照）治療的裸鼠背部生長的腫瘤比用含JM2的鹽水治療的小鼠（JM2組）的腫瘤大得多，且JM2組中的大多數(shù)腫瘤細胞死于壞死或凋亡。即JM2通過抑制腫瘤細胞的增殖并誘導腫瘤細胞壞死或凋亡而表現(xiàn)出卓越的抗腫瘤功效。
JM2的體內抗腫瘤效率
JM2對人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）和人真皮成纖維細胞（HDF）增殖和遷移的影響
研究人員使用CCK-8等表征手段發(fā)現(xiàn)盡管JM2對再生細胞的增殖也具有抑制作用，但是JM2對再生細胞的增殖抑制作用遠弱于對腫瘤細胞的增殖抑制作用。進一步的，JM2可以刺激修復細胞的遷移，尤其是內皮細胞和成纖維細胞的遷移，這可能有利于傷口愈合中的血管生成和肉芽形成。
JM2對HUVEC和HDF增殖和遷移的影響
JM2對HUVEC，HDF和RAW 264.7細胞的胞內Cx43形成和胞外ATP釋放的調節(jié)作用
通過染色和定量實驗，發(fā)現(xiàn)JM2可以有效減少細胞膜上Cx43半通道的數(shù)量，使Cx43在細胞內積累，并隨后在細胞微環(huán)境中過度降低細胞外ATP的釋放。
JM2對細胞的胞內Cx43形成和胞外ATP釋放的調節(jié)作用
可注射水凝膠的制備和表征
甲基丙烯酸HA的表征，制備過程和HA‐JM2可注射水凝膠的表征如圖 6所示。HA首先通過透明質酸大分子鏈上的羥基與甲基丙烯酸酐之間的反應官能化。得到的甲基丙烯酸酯化的HA后，HA-JM2通過在JM2和的羧基末端半胱氨酸的硫醇基和HA大分子鏈中的C-C雙鍵之間的邁克爾加成反應得到。HA-JM2顯示出良好的細胞相容性。
可注射水凝膠的制備和表征
全層皮膚缺陷模型的體內傷口愈合
研究人員將可注射的水凝膠應用于全層皮膚缺損模型，以研究HA和HA‐JM2水凝膠的傷口愈合能力。在第12天，用HA‐JM2水凝膠和HA水凝膠治療的傷口閉合速度快于未治療的傷口。HA‐JM2組的剩余傷口面積僅為7.5％，而對照組和HA組的傷口面積分別為24.0％和13.7％。即HA-JM2水凝膠可以在全層皮膚缺損模型中顯著促進傷口愈合。
全層皮膚缺陷模型的體內傷口愈合
腫瘤切除模型的體內抗腫瘤復發(fā)和傷口愈合
由于JM2顯示出抗腫瘤作用并且HA‐JM2水凝膠可以促進傷口愈合，因此在腫瘤切除模型中進一步評估了HA‐JM2水凝膠對抗腫瘤復發(fā)和傷口愈合的作用，在第14天，對照組和HA組中的腫瘤復發(fā)并充滿整個傷口區(qū)域。傷口幾乎沒有閉合，一些傷口開始潰瘍。相比之下，HA‐JM2組的腫瘤沒有長大，傷口逐漸閉合。HA‐JM2水凝膠不僅可以在一定程度上抑制腫瘤的復發(fā)，而且可以在腫瘤切除缺損中促進健康的組織再生。
腫瘤切除模型的體內抗腫瘤復發(fā)和傷口愈合
總結
在這項研究中，設計并鑒定了一種雙功能的Cx43模擬肽JM2。JM2能夠抑制腫瘤細胞的增殖并誘導其凋亡，并在S期阻止細胞周期，調節(jié)修復細胞中的ATP釋放，并刺激成纖維細胞和內皮細胞的遷移。將JM2嫁接到HA后，制備了可注射的雙功能HA-JM2水凝膠，它可以抑制腫瘤生長，再生全厚度傷口缺損，同時抑制腫瘤復發(fā)并刺激傷口在腫瘤切除缺損中的愈合。所有這些結果表明，這種雙功能HA‐JM2水凝膠在臨床上用于切除腫瘤的皮膚傷口修復具有巨大的應用潛力。
全文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202004709
