金属-有机骨架化合物与癌细胞及其微环境作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81860532
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    34.8万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1814.肿瘤化学药物治疗
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Little evidence exists that nanomaterials themselves might possess intrinsic anticancer properties. The use of porous solids for biomedical applications requires a biologically friendly composition, which raises concerns for the potential cytotoxicity or unknown biological activity of metal-organic frameworks (MOFs), a new born family of hybrid materials, in vivo. Until now, the available toxicity information dealing with MOFs or coordination polymers are very scarce. Information about mechanisms of apoptosis induced by MOFs is largely lacking. In particular, little is known about the interactions of MOFs with the tumour microenvironment. And the antiangiogenic properties, inhibition of MMPs, and destabilization of filamentous actin of MOFs remain almost completely unknown as far as we know, in comparison of the intensive studies about their synthesis, characterization and possible applications. We found that Cu-MOF (or MOF-199, HKUST-1) possesses an intrinsic enzyme mimicking activity similar to that found in natural trypsin to bovine serum albumin (BSA) and casein (Scientific Reports, 2014). We also found that Fe-MIL-101 shows higher cytotoxic activity than oxaliplatin towards selected HUVEC and SKOV3 cell lines, lower cytotoxic activity for normal BABL-3T3 cells under identical conditions (Scientific Reports, , 2016, 6,26126). Surprisingly, Fe-MIL-101 exerts stronger antiangiogenic effect on HUVEC cells than SU5416, a potent synthetic inhibitor of the tyrosine kinase activity of VEGFR1/2 (CN201610299834.6; US:201715589162:A).. Thus, in this proposed project, we will investigate the inhibitory effects of some MOFs such as Fe、Cu、Zn、Sn-MOF on human ovarian cancer SKOV3, cervical cancer Hela, lung cancer A549, breast cancer MCF-7, and HT-29 human colon cancer cells lines growth and the proliferation, migration and tube formation of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). Moreover, the possible roles of MOFs in inhibition of MMPs, and destabilization of filamentous actin will also studied. This project is aimed to explain the mechanism associated with the antitumor and antiangiogenic activity of these MOFs and provide information for developing a new class of anti-angiogenic agents that will simultaneously inhibit the function of multiple growth factors. These findings could open a new avenue of using MOFs as potential therapeutics in angiogenesis-dependent diseases, including cancers.
金属-有机骨架化合物(MOFs)在生物医学方面的研究目前主要集中在药物载体及检测等方面,关于其细胞毒性尤其是自身抗癌活性的研究还非常有限,尚未见MOFs与肿瘤微环境作用机制,尤其是MOFs的抗血管生成、抑制基质金属蛋白酶MMPs及其与纤维型肌动蛋白F-actin作用的任何报道。为此,本项目拟在前期Fe-MIL-101对人卵巢癌细胞有选择性毒性且抑制其血管生成等研究基础上,进一步研究Fe、Cu、Zn、Sn-MOF等MOFs材料对人卵巢癌、血管内皮细胞、肺癌、宫颈癌、乳癌、结肠癌细胞株和正常细胞BABL-3T3细胞株的增殖、迁移和血管生成的影响。拟揭示MOFs与血管生成调控的重要靶向蛋白如血管内皮生长因子受体VEGFR1/2、MMPs和F-actin等的作用机制。为探索MOFs与肿瘤微环境作用机制及其在生物医药中的潜在应用尤其是开发选择性抑制癌细胞而对正常细胞低毒的MOFs提供重要信息。

结项摘要

项目主要围绕MOFs材料的细胞毒性以及与肿瘤微环境作用机制研究开展,为MOFs在生物医药中的潜在应用尤其是开发选择性抑制癌细胞而对正常细胞低毒的MOFs提供重要信息。合成了ZIF-8(Zn)、UiO-66(Zr)、MIL-53(Al)、Cu-MOF、FJU-21(Cu)以及 ZIF-67(Co)材料并进行结构确认,通过MTT法以及体外血管模型研究材料对人卵巢癌细胞SKOV3的毒性及抑制血管生成的效果。发现Cu-MOF能明显抑制SKOV3增殖。进一步研究了Cu-MOF对人非小细胞肺癌细胞A549、人卵巢癌细胞SKOV3、人脐静脉内皮细胞HUVEC以及小鼠胚胎成纤细胞BABL-3T3的毒性,发现其对SKOV3具有选择性抑制作用,对正常小鼠细胞的毒性较低,且效果比抗肿瘤药物(奥沙利铂和青蒿琥酯)强3倍。Cu-MOF能损伤细胞线粒体功能,将细胞阻滞在G2/M期,诱导细胞凋亡;同时Cu-MOF通过调控肌动蛋白相关基因(ACTA2、ACTN3、FSCN2和SCIN)和有丝分裂纺锤体调节基因(PLK1和TPX2)表达,破坏肌动蛋白纤维丝以及促进微管蛋白聚合,从而触发细胞有丝分裂灾难。将材料拓展到其他含Cu纳米材料(CQDs/ Cu2O、磁性CuFe2O4、Cu2O/SBA-3、Cu2O/MoS2以及Cu NPs),CQDS /Cu2O通过下调金属基质蛋白酶MMP-2/9、细胞骨架蛋白F-actin以及血管内皮生长因子受体VEGFR2的表达,影响肿瘤细胞迁移和血管生成;其他材料也表现出良好的抗肿瘤和抑制肿瘤细胞迁移的效果。拓展了MOFs材料以及其他纳米材料在生物医药领域的应用,为抗肿瘤提供新的方法和途径。.项目还拓展性的研究了含Cu纳米材料在模拟蛋白酶中的应用,将模拟蛋白酶的性能从弱碱性拓展到中性,不断提高材料对底物的亲和力和催化能力,同时具有良好的重复利用效率,开发了一系列纳米模拟酶材料。.发表6篇论文,授权发明专利3件(其中1件为美国专利),项目组所在团队主办国际学术会议2次。培养硕士研究生4名,项目组成员2人晋升副高级职称,1人入选“兴滇人才-青年人才”。完成了预期目标。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(3)
Carbon Dots/Cu2O Composite with Intrinsic High Protease-Like Activity for Hydrolysis of Proteins under Physiological Conditions
碳点/Cu2O复合材料具有内在的高蛋白酶样活性,可在生理条件下水解蛋白质
  • DOI:
    10.1002/ppsc.201800277
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Li, Bin;Chen, Daomei;Yang, Yepeng
  • 通讯作者:
    Yang, Yepeng
Selective mediation of ovarian cancer SKOV3 cells death by pristine carbon quantum dots/Cu(2)O composite through targeting matrix metalloproteinases, angiogenic cytokines and cytoskeleton.
原始碳量子点/Cu2O复合物通过靶向基质金属蛋白酶、血管生成细胞因子和细胞骨架选择性介导卵巢癌SKOV3细胞死亡
  • DOI:
    10.1186/s12951-021-00813-8
  • 发表时间:
    2021-03-04
  • 期刊:
    Journal of nanobiotechnology
  • 影响因子:
    10.2
  • 作者:
    Chen D;Li B;Lei T;Na D;Nie M;Yang Y;Congjia;Xie;He Z;Wang J
  • 通讯作者:
    Wang J
Pristine Cu-MOF Induces Mitotic Catastrophe and Alterations of Gene Expression and Cytoskeleton in Ovarian Cancer Cells
原始 Cu-MOF 诱导卵巢癌细胞有丝分裂灾难以及基因表达和细胞骨架的改变
  • DOI:
    10.1021/acsabm.0c00175
  • 发表时间:
    2020-07-20
  • 期刊:
    ACS APPLIED BIO MATERIALS
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Chen, Daomei;Li, Bin;Wang, Jiaqiang
  • 通讯作者:
    Wang, Jiaqiang
Magnetic CuFe(2)O(4) with intrinsic protease-like activity inhibited cancer cell proliferation and migration through mediating intracellular proteins.
具有内在蛋白酶样活性的磁性 CuFe2O4 通过介导细胞内蛋白质抑制癌细胞增殖和迁移
  • DOI:
    10.1016/j.bbiosy.2021.100038
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Biomaterials and biosystems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen, Daomei;Jiang, Liang;Lei, Tao;Xiao, Guo;Wang, Yuanfeng;Zuo, Xiaoqiong;Li, Bin;Li, Lingli;Wang, Jiaqiang
  • 通讯作者:
    Wang, Jiaqiang

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其他文献

从“线粒体-肠道菌群交互作用”探讨益气化痰通络法治疗缺血性中风
  • DOI:
    10.16368/j.issn.1674-8999.2022.01.006
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马妍;吴丹;仲爱芹;张伟;张琳琳;王凯;李斌;何剑炜
  • 通讯作者:
    何剑炜
大型护理型养老机构运营困境及解决途径
  • DOI:
    10.14181/j.cnki.1002-851x.201707100
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    建筑经济
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李奇会;李斌;赵雷;周伟忠
  • 通讯作者:
    周伟忠
A meta-analysis of the safety and efficacy of bosentan therapy combined with prostacyclin analogues or phosphodiesterase type-5 inhibitors for pulmonary arterial hypertension
波生坦联合前列环素类似物或5型磷酸二酯酶抑制剂治疗肺动脉高压的安全性和有效性的Meta分析
  • DOI:
    10.3892/etm.2019.8142
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Experiment and Therapeutic Medicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    党占翠;汤波;李斌;刘寿;格日力;李占强;芦殿香
  • 通讯作者:
    芦殿香
Combiningthe ant system algorithm and simulated annealing for 3D/2D fixed-outlinefloorplanning
结合蚂蚁系统算法和模拟退火进行3D/2D固定轮廓布局规划
  • DOI:
    10.1016/j.asoc.2015.10.045
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Applied Soft Computing
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    徐奇;陈松;李斌
  • 通讯作者:
    李斌
多类型相关性下的保险业操作风险度量研究
  • DOI:
    10.12005/orms.2022.0304
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    运筹与管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李斌;常闫芃;王颖慧;朱晓谦;李建平
  • 通讯作者:
    李建平

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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