课题基金 / 基金详情

颗粒-蛋白相互作用分子机制及代谢重编程敏感的循环肿瘤细胞捕获方法研究

批准号:
32071395
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王祎龙
依托单位:
学科分类:
纳米生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王祎龙

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
纳米颗粒-蛋白相互作用及其对生物学效应的影响研究非常重要且不断深入。但蛋白冠参与的纳米颗粒与肿瘤细胞静电粘附作用的研究却鲜有报道。申请人研究发现因瓦伯格效应,肿瘤细胞糖酵解代谢乳酸导致的细胞膜负电荷可作为广谱性、全细胞亚类的循环肿瘤细胞纳米捕获的标志物;FBS蛋白吸附使正电荷颗粒表面电位翻转为较强负电,却仍然保留了原始正、负电颗粒对肿瘤细胞的静电粘附行为的显著差异,其中机制尚不清楚,也未见报道;且蛋白参与可保护痕量细胞活性。因此,本项目聚焦蛋白分子二级结构变化造成的带电结构域排布及对原始颗粒电荷性质的影响,及蛋白参与的颗粒-细胞膜静电作用的分子机制和调控方法研究;考察颗粒亲疏水、粗糙度、电荷特性对FBS\BSA\HSA\Fibrinogen吸附行为影响,运用LC-MS、QCM-D、CD等方法表征蛋白特性,揭示颗粒-蛋白复合物与肿瘤细胞膜的静电粘附规律,并建立模型预测构-效关系显著性。
英文摘要
The study on mechanism of nanoparticle - protein interaction and its effect on biological effects is very pivotal and experiencing fast progress, but the research of electrostatic adhesion between nanoparticles and tumor cell membrane involved in protein corona is rarely reported. In previous research, the applicant found that the negative charge of cell membrane caused by glycolysis and metabolism of lactic acid of tumor cells can be used as a marker for capture of circulating tumor cells (CTCs) with wide spectrum and covering more whole cell subgroups due to “Warburg Effect”. FBS proteins exhibited overwhelming effect of maintenance of rare cells viability than PBS. Formation of protein corona can significantly change the original Zeta potential characteristics of particles and promote the efficient and stable capture of rare cells, but its molecular mechanism and tuning method need to be studied. In this project, it is planned to reveal the influence of magnetic nanoparticles with different characteristics of hydrophobicity, roughness and surface charge on the secondary structure variety and orientation distribution of charged amino acid residues of the adsorbed protein molecules. Based on this, this project focuses on the study of molecular mechanism that the molecular structure variety and charged amino acid residues and domain of the adsorbed protein molecules are affected by the physicochemical properties of the original nanoparticles, and the regulation of the electrostatic interaction between the nanoparticles and tumor cells membrane in which the protein corona participates. To investigate the influence of particle characteristics of hydrophobicity, roughness and surface charges on the adsorption behavior of FBS \ BSA \ HSA \ fibrinogen, several analytical approaches including LC-MS, QCM-D, CD and other methods are applied to characterize the protein characteristics. QSAR stimulation model was used to analyze the significance of multiple factors influencing the biological end point. This study is expected to provide the theoretical basis for the application of new tumor liquid biopsy.
本项目围绕基于循环肿瘤细胞(CTCs)的肿瘤液体活检临床样本中血清蛋白对细胞表面电荷特性介导的磁性纳米探针与肿瘤细胞相互作用的影响这一科学问题,探究了不同理化性质的磁性纳米颗粒对血清蛋白或者纯蛋白的吸附行为,以及蛋白分子在纳米颗粒表面形成蛋白冠后的二级结构变化,及其对颗粒-蛋白-肿瘤细胞间的静电相互作用的影响规律;本课题以原始正电荷的磁性纳米颗粒为主,以负电荷的相似粒径的磁性纳米颗粒为主要对照,研究了FBS蛋白、各种细胞分泌的因子、或者纯蛋白如血纤维原蛋白、白蛋白等分子与不同粒径、不同表面特性、不同粗糙度和不同电荷的磁性颗粒或者磁性复合微球的吸附行为,以及磁性颗粒-蛋白冠复合物的互作和特性对其与肿瘤细胞及临床患者血样及小鼠动物模型外周血中CTCs结合效率的影响;本课题研究过程中,还构建了可以抵抗血清蛋白干扰的、静电介导的CTCs高效结合、磁分离和pH6.5条件下的温和细胞释放的磁性纳米体系,基于肿瘤细胞系或者胃癌患者临床血样或者腹水样本进行了CTCs的捕获分离和高活性释放的体系优化和验证;.本项目研究作为纳米颗粒表面蛋白冠对于颗粒与肿瘤细胞静电相互作用的影响规律的原创性研究,有几方面重要的启示:(1)原始带有正电荷或者负电荷的磁性纳米颗粒均能够吸附蛋白分子,但是吸附蛋白种类有明显差异;(2)在有血清蛋白存在的情况下,蛋白冠并不影响原始正电荷磁性纳米颗粒与肿瘤细胞的静电结合,反而能发挥双重促进作用:一方面增加正电荷纳米颗粒的胶体稳定性;另一方面有利于保持CTCs的活性;(3)设计的碳酸钙包被的磁性纳米颗粒吸附蛋白分子后,利用静电作用高效分离CTCs,且在pH6.5的温和条件下实现捕获细胞从磁珠表面释放,保持高增殖活性;(4)原始负电荷磁性纳米颗粒,吸附蛋白后可通过连续介质中的三阶段过程,快速实现几十微米长度和几个微米直径的纤维状自组装,可批量制备有特定蛋白活性位点一维、二维磁性生物基材料。项目实施期间共发表了标注了项目资助号的SCI论文9篇。申请了5项中国发明专利;培养了毕业硕士研究生3名、毕业博士研究生2名。
纳米酶携载乙酯利血平抑制乳酸外排协同增效肿瘤催化治疗与免疫微环境重塑
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王祎龙
  • 依托单位:
颗粒-蛋白相互作用分子机制及代谢重编程敏感的循环肿瘤细胞捕获方法研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王祎龙
  • 依托单位:
基于人源性组织异种移植瘤(PDTX)模型的新型miRNA纳米载体构建及其治疗效应研究
  • 批准号:
    31571018
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王祎龙
  • 依托单位:
含双功能基团无机/有机非对称纳米磁性复合材料的可控制备
  • 批准号:
    51003077
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王祎龙
  • 依托单位:
国内基金
海外基金