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纳米金棒抗癌分子表型发现 为抗肿瘤药物提供理论基础

发布时间:[2019-05-16]

编者按:生物波谱及代谢组学研究组张利民副研究员等与国家纳米科学中心合作,采用基于NMR检测的代谢组学方法并结合多变量数据分析手段,详细比较研究了不同细胞对纳米金棒暴露的代谢分子机理。这些研究成果为研究纳米金棒对不同细胞的作用机制提供了详细的分子信息,为抗肿瘤药物筛选及其机制研究提供了分子水平的理论基础。

近日,中科院武汉物理与数学研究所的生物波谱及代谢组学研究组,发现了纳米金棒抗癌的分子表型,为抗肿瘤药物筛选及其机制研究提供了一种分子水平的理论基础。据介绍,十六甲基溴化铵表面修饰纳米金棒在DNA检测、荧光探针、生物成像和光热治疗、靶向药物传输等许多领域具有良好的应用前景。

十六甲基溴化铵(cetyl trimethyl ammonium bromide,CTAB)表面修饰纳米金棒(AuNRs)在DNA检测、荧光探针、生物成像和光热治疗、靶向药物传输等许多领域展现了良好的应用前景。前人通过电子、光学显微镜从细胞形态等宏观角度发现纳米金棒暴露对人类肺泡腺癌上皮细胞(A549)和正常支气管上皮细胞(16HBE)存在不同的反应特性。

生物波谱及代谢组学研究组副研究员张利民等与国家纳米科学中心合作,采用基于NMR检测的代谢组学方法并结合多变量数据分析手段,详细比较研究了不同细胞对纳米金棒暴露的代谢分子机理。

推测纳米金棒能穿透癌细胞溶酶体进入线粒体,然后蓄积在线粒体中,导致癌细胞氧化应激损伤大量死亡,而纳米金棒作用于正常细胞时,并没有穿透溶酶体进入线粒体,因此正常细胞并未大量死亡。但是,其各自作用的微观代谢分子机理尚不清楚。

研究结果表明,暴露于金纳米棒的癌细胞和正常细胞内环境均受到了扰动。此外,金纳米棒暴露诱导了这两种细胞系的氧化应激反应。然而,正常细胞表现了比癌细胞较强的抗氧化应激反应:正常细胞启动了谷胱甘肽的合成,同时在抗氧化的过程中谷胱甘肽转化为氧化谷胱甘肽,对正常细胞起到了有效的保护作用。而对于癌症细胞系,其表现为代谢物核苷和核苷酸含量的显著下降。最后,氨基酸含量的显著升高表明暴露于金纳米棒的细胞系产生了大量的应激激素。

业内专家表示,上述结论得到了细胞分子荧光染色实验结果的证实,且提供了金纳米棒在正常细胞和肿瘤细胞中独特地胞内定位、细胞吸收和易位的分子信息,突出了代谢组学在评估纳米药物生物效应的应用价值。

据悉,该研究得到了科技部国家重大科学研究计划和国家自然科学基金委相关项目的支持。

(来源:中国化工仪器网)

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