非肽類(lèi)活性生物大分子對(duì)細(xì)胞行為的影響.pdf

1、非肽類(lèi)活性生物大分子具有許多生物活性和生物功能,如傳遞遺傳信息、控制胚胎分化、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育等。非肽類(lèi)活性生物大分子分為核酸與多糖兩類(lèi)。其中,核酸主要包括DNA、RNA和核酸適配體(Aptamer, APT)。DNA、RNA可以通過(guò)基因轉(zhuǎn)染的方式導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi),從而通過(guò)其表達(dá)調(diào)控細(xì)胞行為;APT是一種核酸形式的抗體,它可以與具有納米尺度的材料結(jié)合,通過(guò)對(duì)目的細(xì)胞的特異性識(shí)別結(jié)合作用,標(biāo)記或者富集癌細(xì)胞,應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。另一種非肽類(lèi)活性生物

2、大分子多糖同樣具有許多生物學(xué)功能,它們參與了細(xì)胞間的識(shí)別和細(xì)胞與生物分子間的識(shí)別,尤其是磺化多糖可以調(diào)節(jié)各種生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子的活性,進(jìn)而調(diào)控干細(xì)胞的分化。研究表明磺化多糖中的肝素可以很好的調(diào)控胚胎干細(xì)胞的全能性和定向分化,但是肝素結(jié)構(gòu)復(fù)雜,來(lái)源不同的肝素其生物活性也不同;而利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的殼聚糖通過(guò)磺化后可制備結(jié)構(gòu)單一且具有類(lèi)肝素作用的磺化殼聚糖,這種磺化殼聚糖同樣可以調(diào)控細(xì)胞行為,及促進(jìn)干細(xì)胞的分化。
　　正是由于非肽類(lèi)活性生物

3、大分子所具有的優(yōu)點(diǎn),我們選定APT和磺化殼聚糖用于研究生物大分子對(duì)細(xì)胞行為影響,以此來(lái)研究癌細(xì)胞富集以及干細(xì)胞分化,為早期癌癥檢測(cè)以及干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用做一些基礎(chǔ)研究。我們的研究主要分為兩部分:血液中的癌細(xì)胞在核酸適配體修飾表面上的特異性粘附,磺化殼聚糖對(duì)胚胎干細(xì)胞定向分化的影響。
　　1,為了實(shí)現(xiàn)在血清環(huán)境中人體外周血癌細(xì)胞(CTC細(xì)胞)的特異性捕捉富集,我們?cè)诒砻娲植诙冗f增的金納米粒子聚集體(GNPL)表面上引入具有排

4、蛋白效果的聚甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(POEGMA)作為間隔臂,然后在POEGMA的末端羥基上修飾能與特定癌細(xì)胞特異性結(jié)合的核酸適體 TD05,制備出功能化GNPL-POEGMA-APT表面,并考察癌細(xì)胞混合液中目的癌細(xì)胞——Ramos細(xì)胞在其表面上的特異性識(shí)別粘附效果。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn),在血清存在的復(fù)雜環(huán)境中,目的癌細(xì)胞Ramos細(xì)胞在GNPL-POEGMA-APT表面上具有較好的特異性識(shí)別結(jié)合能力,且這種能力隨著表面粗糙度的增加而增加

5、,GNPL3-POEGA-APT表面粘附的Ramos細(xì)胞密度能達(dá)到 CEM的6.6倍。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)GNPL-POEGMA-APT表面粘附的癌細(xì)胞保持較好的細(xì)胞活性,而且GNPL-POEGMA-APT表面對(duì)目的癌細(xì)胞具有較好的特異性識(shí)別粘附效率;同時(shí)降低溫度至4℃,我們研究發(fā)現(xiàn)目的癌細(xì)胞在GNPL-POEGMA-APT表面上的特異性識(shí)別粘附效率大幅增加。我們的研究表明這種功能化的GNPL表面在癌癥早期診斷、癌細(xì)胞的分離與富集裝置的制備等領(lǐng)

6、域有著潛在應(yīng)用前景。
　　2,特定結(jié)構(gòu)的肝素可以控制胚胎干細(xì)胞的神經(jīng)分化,但是肝素的磺化結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且不能人為控制。而肝素類(lèi)似物—磺化殼聚糖可以簡(jiǎn)單的通過(guò)化學(xué)修飾來(lái)調(diào)控其磺化位點(diǎn)以及磺化度,且定位磺化殼聚糖可特異性吸附蛋白質(zhì)。為驗(yàn)證磺化殼聚糖是否具有肝素的作用,我們對(duì)其進(jìn)行了小鼠胚胎干細(xì)胞(mES)分化影響的研究。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)液中添加的不同位點(diǎn)的磺化殼聚糖有利于胚胎干細(xì)胞的神經(jīng)分化,尤其是6S磺化殼聚糖具有肝素相似的效果

7、。但是此研究使用的是正常的可細(xì)胞內(nèi)生物合成肝素的mES,為更好的確定磺化殼聚糖對(duì)mES分化的影響,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中添加氯酸鈉,抑制mES正常合成肝素,通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),外加的不同磺化位點(diǎn)的磺化殼聚糖對(duì)mES的神經(jīng)分化有影響,其中6S最有利于胚胎干細(xì)胞的神經(jīng)分化,且其效果與肝素相似;而且磺化度為0.83~0.81時(shí),6S更有利于胚胎干細(xì)胞的分化。我們的研究表明磺化殼聚糖有利于胚胎干細(xì)胞的定性分化,可應(yīng)用于胚胎干細(xì)胞的分化與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。