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【前沿解读】中性粒细胞弹性蛋白酶在癌症治疗中的潜力探索

作者:欣博盛生物科技有限公司 暂无发布时间 (访问量:1873)

癌症治疗领域长期面临精准打击癌细胞同时保护正常细胞的难题。中性粒细胞弹性蛋白酶(ELANE)作为人体免疫系统的一部分,展现出对癌细胞的显著选择性杀伤能力,为攻克这一难题带来新希望。本研究聚焦于ELANE,旨在阐明其在癌症治疗中的独特作用机制,并对比人与小鼠中性粒细胞在释放ELANE及发挥抗癌效果上的差异,以期为开发新型广谱抗癌疗法提供理论依据。

Cell

癌细胞的遗传变异性及其与宿主细胞的相似性,阻碍了广谱抗癌疗法的开发。人类先天免疫系统进化出清除遗传多样性病原体的能力,并限制对宿主的毒性;然而,先天免疫系统是否能通过类似机制在癌症治疗中发挥作用尚不明确。

本研究发现,人类中性粒细胞(而非小鼠中性粒细胞)会释放具有催化活性的中性粒细胞弹性蛋白酶(ELANE),可杀伤多种癌细胞,同时不损伤正常细胞。ELANE通过蛋白水解作用释放CD95死亡结构域,该结构域与组蛋白H1亚型相互作用,从而选择性清除癌细胞。此外,ELANE可抑制原发肿瘤生长,并通过激活CD8+ T细胞介导的“远隔效应”攻击远处转移灶。

猪胰弹性蛋白酶(ELANE的同源蛋白)能够抵抗肿瘤来源的蛋白酶抑制剂,并展现出显著提升的治疗效果。该研究表明,ELANE能以极低的正常细胞毒性杀伤遗传多样性癌细胞,为将其开发为广谱抗癌疗法提供了可能性。

研究方法

1.细胞与动物模型构建

  • 选取涵盖乳腺癌、肺癌、黑色素瘤等不同癌症类型的细胞系,构建体外细胞模型,模拟癌细胞生长环境,以便研究ELANE对癌细胞的影响。
  • 利用免疫缺陷小鼠及携带特定肿瘤的小鼠模型,模拟肿瘤生长及转移过程,评估ELANE在体内环境下的抗癌效果。
细胞与动物模型构建

 

细胞与动物模型构建

 

2.ELANE提取与活性测定

  • 从健康人中性粒细胞中提取ELANE,通过色谱等技术纯化,确保其活性不受破坏。
  • 运用特定底物及荧光标记技术,精确测定ELANE的催化活性,为后续实验提供活性参照标准。
ELANE提取与活性测定

 

ELANE提取与活性测定

 

3.细胞实验与动物实验

  • 在体外细胞模型中,将癌细胞与不同浓度的ELANE共培养,检测细胞存活率、凋亡标志物表达等指标,评估ELANE对癌细胞的直接杀伤效果。
  • 在动物模型中,将ELANE注射到肿瘤部位,定期监测肿瘤体积变化,同时收集肿瘤组织样本,检测肿瘤细胞凋亡情况及免疫细胞浸润情况,探究ELANE在体内抑制肿瘤生长的机制。
细胞实验与动物实验.jpg

 

细胞实验与动物实验(1).jpg

 

研究结果

1.ELANE对癌细胞的选择性杀伤

  • 实验结果显示,ELANE能显著诱导多种癌细胞系发生凋亡,而对正常细胞无明显毒性,展现出良好的选择性。
  • 进一步研究发现,ELANE通过特异性切割癌细胞表面的CD95分子,释放死亡结构域,激活细胞内凋亡通路,从而实现对癌细胞的精准打击。
ELANE对癌细胞的选择性杀伤
ELANE对癌细胞的选择性杀伤
ELANE对癌细胞的选择性杀伤

 

2.人与小鼠中性粒细胞差异

  • 人中性粒细胞能有效释放具有活性的ELANE,而小鼠中性粒细胞释放的ELANE活性受限,这可能是由于小鼠中性粒细胞同时释放了分泌性白细胞蛋白酶抑制剂(SLPI),抑制了ELANE的活性。
  • 通过基因敲除小鼠SLPI,可恢复小鼠中性粒细胞释放活性ELANE的能力,进而增强其对肿瘤生长的抑制作用。
人与小鼠中性粒细胞差异
人与小鼠中性粒细胞差异(1)
人与小鼠中性粒细胞差异(2)

 

3.ELANE的体内抗癌效果及免疫调节作用

  • 在多种动物肿瘤模型中,ELANE注射后均能显著抑制原发肿瘤生长,并在部分模型中观察到对远处转移灶的抑制效果,即所谓的“abscopal effect”。
  • 研究还发现,ELANE治疗能够上调肿瘤组织中CD8+ T细胞的浸润,增强机体对肿瘤的免疫监视和清除能力。
ELANE的体内抗癌效果及免疫调节作用
ELANE的体内抗癌效果及免疫调节作用(1)

 

讨论

  • 未来研究可进一步探索如何克服小鼠中性粒细胞释放ELANE的限制因素,以更好地模拟人体内的免疫抗癌机制,为开发新型免疫治疗药物提供更可靠的动物模型支持。
  • ELANE展现出对多种癌症类型均具有良好的治疗效果,且对正常细胞无明显毒性,这使其有望成为一种广谱抗癌新疗法,为癌症患者提供一种新的治疗选择。
  • 然而,ELANE在体内应用时也面临一些挑战,如其在肿瘤微环境中可能受到多种蛋白酶抑制剂的限制,影响其疗效。未来需进一步研究如何增强ELANE在体内的稳定性和活性,或开发新的给药方式,以充分发挥其抗癌潜力。

 

ATHENS为本研究所提供的产品

Athens Research & Technology 为本研究提供了人天然α1-抗胰蛋白酶 (Human native A1AT),主要用于ELANE活性测定和实验材料的制备,揭示了ELANE在不同实验条件下的活性变化及其对细胞的影响。如需购买Athens Research & Technology公司产品,请联系Athens Research & Technology授权一级代理商欣博盛生物。

 

在本研究中的功能用途包括:

  • 用于ELANE活性测定,以评估其对不同底物的水解能力。

  • 作为实验材料,用于研究ELANE与ECP的相互作用及其对ELANE活性的影响。

  • 用于研究ELANE对细胞的影响,包括其对细胞存活、凋亡途径的影响。

 

关于ATHENS

 Athens Research & Technology公司(ART),自1986年成立以来,已近40年专注于生产优质天然蛋白质,致力于为体外诊断(IVD)行业及研究人员提供高纯度、高活性的产品。我们的制造流程严格,质量承诺值得信赖,确保客户能够依赖我们的蛋白质开发可靠、准确的诊断试剂,满足当今医疗保健的迫切需求。

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