抗菌肽CM4对癌细胞与正常细胞的选择性与机理

癌症是威胁人类健康的最大疾病，常规的放疗以及化疗因存在严重的毒副作用及癌细胞对其可能存在的不敏感性或抗药性，使其临床使用受到很大的限制，因此开展特异性杀伤癌细胞和不受药物抗性影响的新抗癌资源十分重要。抗菌肽CM4（ABP-CM4）是一种具有杀伤恶性肿瘤细胞的小肽，通过裂解细胞膜杀伤细胞,因此可能避免耐药性产生。本研究比较分析ABP-CM4对正常细胞与癌细胞作用，探讨选择性作用的机制，研究恶性肿瘤细胞膜中糖蛋白与糖脂的糖基化异常对ABP-CM4选择性结合与作用的影响，筛选作用的主要糖分子靶点，确定这些糖基分子对ABP-CM4相互作用机理，为特定靶标的ABPs设计与应用提供重要理论基础；获得的结果为今后评价与设计对正常组织和细胞无毒副作用的新一类抗癌药物提供具有重要理论依据。

本项目筛选了具有选择性杀伤白血病活性的抗菌肽ABP-CM4以及具有选择性杀伤乳腺癌细胞的抗菌肽Aurein 1.2, Buforin IIb 和 BMAP-28m，分别用白血病与乳腺癌2种恶性肿瘤，从细胞水平以及实验动物水平研究抗菌肽特异性杀伤恶性肿瘤细胞的分子机理。开展了①抗菌肽ABP-CM4对白血病细胞THP-1, K562，U937的选择性作用与机理；②Aurein1.2，Buforin IIb和BMAP-28m选择性杀伤乳腺癌细胞（MX-1和MCF-7）的机理；③深入分析唾液酸化对抗菌肽选择性作用的影响；④评价抗菌肽对人乳腺癌MX-1裸鼠皮下移植瘤模型的抗癌作用与选择性等四部分的研究工作。结果表明，与恶性肿瘤细胞与正常细胞表面结合能力的差异是抗菌肽选择性杀伤恶性肿瘤细胞的重要因素。恶性肿瘤细胞表面的N-糖蛋白，O-糖蛋白及神经节苷脂，是抗菌肽结合恶性肿瘤细胞的重要分子，结合后进一步促进抗菌肽抗癌活性的发挥（诱导细胞坏死或凋亡，并激活细胞凋亡通路）。本研究发现，不同类型的恶性肿瘤细胞，N-糖蛋白，O-糖蛋白及神经节苷脂对抗菌肽影响大小存在差异，在乳腺癌细胞表面O-糖基化蛋白（例如O-mucin）异常丰富，因此在乳腺癌中，O-糖基化蛋白对抗菌肽结合活性的影响最大；在白血病细胞中，神经节苷脂对ABP-CM4的结合活性影响较大。进一步探究抗菌肽与糖蛋白及糖脂结合的机理，发现细胞表面糖蛋白与神经节苷脂糖链中的唾液酸是糖蛋白与糖脂影响抗菌肽结合与抗癌活性的关键单糖靶分子，可通过电荷相互作用促进阳离子抗菌肽与唾液酸相互结合。另外，唾液酸也是影响抗菌肽溶血性的重要分子。岩藻糖化异常是恶性肿瘤细胞的另一种异常糖基化，我们发现岩藻糖能促进ABP-CM4对白血病细胞的结合与抗癌活性，但是对Aurein 1.2, Buforin IIb 和 BMAP-28m结合乳腺癌细胞及抗癌活性无影响。唾液酸也是影响抗菌肽溶血性的重要分子。本项目首次开展糖基化对抗菌肽选择性癌细胞的影响与机理的研究，提出糖蛋白和糖脂，特别是唾液酸化糖蛋白和糖脂的重要作用，为在分子水平阐明抗菌肽选择性杀伤恶性肿瘤细胞机理提出创新性的理论突破，并为设计靶向恶性肿瘤细胞的新型抗癌药物，提供了重要的理论基础。