多肽复合纳米金簇对慢性淋巴细胞白血病的生物活性研究及优化设计

Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is a blood cancer that always relapses, although the initial chemoimmunotherapy has high remission rates, relapse as refractory disease that leading to death is the typical outcome. To date, therapeutic options for CLL patients are limited and patients usually become resistant to current chemotherapies ultimately. Therefore, there is an urgent need for development of novel effective and safe treatments. Compared with normal lymphocytes, CLL cells have intrinsically higher levels of ROS which render them more sensitive to agents that further increase ROS and oxidative stress. We have synthesized a novel peptide templated gold nanocluster and its anti-tumor activity on Hela cells has been demonstrated. Results suggested that the gold cluster could elevate ROS levels in Hela cells to trigger mitochondrial apoptotic pathway to induce apoptosis through inhibiting TrxR activity. In this study, we will firstly evaluate the potential therapeutic effects of the nanocluster on CLL cell line MEC-1 and illuminate the underlying mechanism of apoptosis inducing. Moreover, CLL cells have another character that over-expressing antiapoptotic protein BCL2 to resistance to apoptosis. According to the feature which gives rise to refractoriness of CLL cells, we intend to design a BCL2 targeted peptide to construct a new gold nanocluster to increase the therapeutic efficacy of regular gold nanoclusters. We expect this study could provide new thoughts and theory basis for novel chemotherapy drugs development for refractory CLL treatment with higher safety and efficacy by using nanotechnology in the future.

慢性淋巴细胞白血病（CLL）是一种很容易复发的白血病，复发后往往成为导致患者死亡的难治病。其复发的主要原因是对现有化疗药物产生耐受性，而目前可供选择的化疗药非常有限，所以迫切需要开发一些新的化疗药。研究表明，与正常淋巴细胞相比，CLL细胞具有极高的胞内ROS水平并处于氧化压力下，对提升胞内ROS水平的化疗药更加敏感。我们在之前的研究中合成了一种穿膜肽复合金簇，发现其能够在宫颈癌细胞中通过抑制硫氧还蛋白还原酶的活性，引起胞内ROS水平升高，进而触发线粒体凋亡通路。在本项目中我们将首先评估该复合金簇对CLL细胞的生物活性，并初步阐明其作用的分子机制。另外，CLL难以治疗的一个因素是细胞内显著过表达抗凋亡蛋白BCL2，抵抗凋亡信号。我们将根据该特点，优化多肽分子的设计，争取实现功能肽与金簇的协同效应，提高治疗效率。期望通过该项目的研究，为纳米技术用于新型CLL化疗药的开发提供新的思路和理论基础。

慢性淋巴细胞白血病（CLL）细胞由于会抵抗化疗诱导的细胞凋亡，无法被常规的化疗药治愈，如何改善CLL患者的预后仍是一个重要的临床挑战。在本项目的研究中，我们首先发现多肽复合金簇Au25Sv9可以针对CLL细胞异常的氧化应激状态，通过抑制硫氧还蛋白还原酶（TrxR）的活性，促进内源性ROS升高，导致线粒体破坏和细胞凋亡。然而，该金簇诱导细胞凋亡所需的剂量很高，限制了其进一步应用的潜力。最新的研究表明，CLL细胞表达高水平的抗凋亡蛋白BCL-2，以抵抗化疗诱导的细胞凋亡，这表明BCL-2可能是一个极具潜力的CLL治疗靶点。然而，非线粒体靶向的Au25Sv9对CLL细胞中BCL-2几乎没有影响。通过多肽的设计改造，我们成功地筛选出一种能拮抗BCL-2蛋白的小肽（B1P）。我们发现B1P能有效地提高MEC-1细胞对非细胞毒剂量Au25Sv9的敏感性。我们接下来通过一步矿化的方法，直接用B1P肽作为模板合成了一种多肽复合金簇，将BCL-2拮抗活性整合进金簇分子，并将该金簇命名为BGC。我们发现低剂量的BGC可以比同等剂量的Au25Sv9或B1P肽诱导明显更多的MEC-1细胞凋亡。机制分析表明，除了金簇本身对TrxR的抑制活性外，BGC还可以更多的定位于线粒体，从而有效地激活BCL-2家族介导的线粒体凋亡级联通路。这些结果表明，通过单个分子同时抑制CLL细胞中TrxR酶活和过度表达的BCL-2，是治疗CLL细胞的一种有效策略。本研究为多肽功能化金簇的设计开发提供了一个范例和参考，也为临床治疗慢性淋巴细胞白血病开辟了一个新的思路。