基于DC细胞活化的果胶-金纳米复合物抗肿瘤机制研究

申报人：刘美淇申报日期：2025-05-27

基本情况

所属批次:

2025年批次

项目名称:

基于DC细胞活化的果胶-金纳米复合物抗肿瘤机制研究学生申报

项目类型:

创新训练项目

所属学科门类:

工学

所属专业类:

生物工程类

项目来源名称:

学生来源于教师科研项目选题

项目归属学院:

项目期限:

一年期

项目简介:

多糖因其调节免疫功能以及良好的生物兼容性、低毒性而备受关注。果胶为多糖中的一种，不仅适合用于制造纳米材料，还为癌症免疫疗法开辟了新途径。课题组前期研究表明，一种来自西番莲果皮中的果胶能够促进巨噬细胞释放多种免疫因子，并增强TRLs系列蛋白的活性，表现出显著的免疫激活作用。本项目通过将西番莲果胶与金纳米颗粒复合，形成果胶-金纳米复合物（P-AuNP），研究其对树突状细胞（DC）的活化作用，以及对肿瘤细胞CT26的直接和间接效应，在活体水平上，探索其与化疗药物氟尿嘧啶联合使用的免疫调节功能和协同抗肿瘤效果，旨在为新型纳米抗肿瘤药物的开发奠定科研基础。

负责人曾经参与科研的情况:

项目负责人，现在实验室参与科研研究，主要从事果胶提取。曾参与大创项目“低共熔溶剂提取甜茶活性物质的工艺研究”。

指导教师承担科研课题情况:

指导教师关媛，承担国家自然科学基金委员会青年基金项目1项；广西自然科学基金1项；广西高校中青年教师科研基础能力提升项目1项。相关研究发表在Food & Function、Fronties in Nutrition、Journal of functional foods 和 Anti-Cancer Drugs 等刊物。

指导教师对本项目的支持情况:

指导老师关媛从事生物物质功能方面研究，发表过有关植物有效成分功能性研究方面的论文，对于团队研究具备专业指导能力。

本项目内容受基金“西番莲果皮果胶通过调节肠道激素分泌降低血糖的分子机制研究”的支持。

项目级别:

区级

项目成员

序号	学生	所属学院	专业	年级	项目中的分工	成员类型
1	刘美淇	化学与生物工程学院	生物工程	2023	整体规划，纳米金制备	第一主持人
2	刘芳仪	化学与生物工程学院	生物工程	2023	抗肿瘤活性检测	成员
3	宁晶晶	化学与生物工程学院	生物工程	2023	分子靶蛋白检测	成员
4	李旭兰	化学与生物工程学院	生物工程	2023	免疫调节活性检测	成员
5	郭婉琛	化学与生物工程学院	生物工程	2023	理化性质检测	成员

指导教师

序号	教师姓名	所属学院	是否企业导师	教师类型
1	关媛	化学与生物工程学院	否	第一指导教师

立项依据

研究目的:

多糖因其免疫调节特性而受到深入研究。通过结合纳米化技术，将这些多糖以纳米微粒的形式包裹起来，能更精确地靶向肿瘤组织，引发肿瘤周围局部免疫环境的改变。由于多糖本身具有优异的生物相容性和较低的毒副作用，它们不仅可用于纳米材料的制备，还能为癌症的免疫治疗提供新机制。此外，多糖化合物作为抗原呈递细胞上Toll样受体（TLR）的激活剂，能够激发免疫系统。多糖纳米分子具有增强化疗引起的免疫抑制，并与化疗药物协同作用共同抑制肿瘤生长的潜力。果胶类多糖（Pectin）为多糖中的一种。实验室前期结果显示，从西番莲中提取出来的果胶能够促进免疫细胞中的巨噬细胞Raw264.7分泌一氧化氮（NO）、和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、炎症因子白细胞介素-6（interleukin-6, IL-6）分泌，上调CD206、TLR2、TLR4、一氧化氮合酶（iNOS）、IL-6、TNF-α的mRNA水平表达；在蛋白质水平上，促进JNK/p38家族蛋白的活化，说明西番莲果胶具有明显的免疫活化作用。

本项目通过将西番莲果胶与AuNP复合，形成果胶-金纳米复合物（P-AuNP），研究其对免疫细胞中的抗原呈递细胞——树突状细胞（DC）的活化作用，并在细胞和活体水平上，研究其对肿瘤细胞CT26的直接和间接影响，最后将P-AuNP与化疗药物氟尿嘧啶联合使用，进一步明确其免疫调节功能及其联合抗肿瘤作用。本项目的研究成果为新型纳米抗肿瘤药物的研发提供科研基础。

研究内容:

1.果胶-金纳米复合物的制备及理化性质研究

金纳米颗粒的制备过程基于一个核心原理：将带正电的金离子（Au3+）通过还原反应转化为电中性的金原子（Au0）。在这个过程中，葡聚糖不仅作为还原剂，还充当稳定剂，这一合成技术已被广泛应用于医疗和化工行业。果胶主要由半乳糖醛酸通过糖苷键连接形成，与葡聚糖结构相似，且其末端为羧酸基团，这一结构可能使得果胶具有更好还原金属离子的能力。

本部分我们将采用柠檬酸钠还原法与四氯金酸进行系列反应，从的反应温度、反应时间、果胶浓度与体积、四氯金酸浓度与体积优化果胶-金纳米（P-AuNP）复合物的制备工艺。通过分析纳米粒的紫外可见光谱来研究P-Au的形成情况。用动态光散射法测定P- AuNP的水合粒径、多分散系数和zeta电位。

2.果胶-金纳米复合物的免疫调节作用

本部分将分离小鼠骨髓源DC细胞，在mRNA和蛋白水平上，分析TLRs、MHC-II、CD28、CD40、CD80和CD86 分子的表达情况，这些分子与免疫T细胞的活化息息相关。同时检测下游JNK/p38家族蛋白的活化情况与炎症因子IL-6和TNF-α的含量变化，此外分析NO含量的变化，也能体现出对DC细胞的活化情况。将P-AuNP活化后的DC细胞及P-AuNP分别与小鼠结肠癌细胞CT26共孵育，显微镜下检测肿瘤细胞的存活情况，并通过流式细胞仪分析肿瘤细胞的剩余量及活化度。通过比较两组与Control组的差别，分析P-AuNP是否通过调节免疫细胞进而发挥抗肿瘤作用的。

3.果胶-金纳米复合物的免疫调节抗肿瘤机制研究

构建结肠癌细胞CT26荷瘤小鼠，通过游标卡尺每天监测P-AuNP给药后荷瘤小鼠的肿瘤大小变化。检测P-AuNP在荷瘤小鼠中肝脏和肾脏的积累情况，分析肿瘤组织中P-AuNP含量。将肿瘤组织剥离并进行消化并，通过流式细胞仪检测肿瘤组织中浸润的淋巴细胞的量，比较肿瘤为环境中CD4+和 CD8+ T 细胞的丰度。此外分析脾脏细胞中CD4+和 CD8+ T 细胞的丰度。此外，分析荷瘤小鼠中DC细胞MHC-II、CD28、CD40、CD80和CD86 分子的表达情况，JNK/p38家族蛋白的活化情况，以及炎症因子IL-6、TNF-α及DC活化指标NO含量的变化。

4.果胶-金纳米复合物联合氟尿嘧啶对小鼠CT26皮下瘤生长抑制情况

将P-AuNP本身作为材料联合抗癌药物氟尿嘧啶，并与单独氟尿嘧啶组作比较，研究其对CT26荷瘤小鼠肿瘤生长的抑制作用及其对免疫活化的影响，具体检测指标同第3部分检测内容。

国、内外研究现状和发展动态:

近年来，纳米技术在科学研究中占据了举足轻重的地位，特别是在生物医学和转化医学领域取得了突破性的进展。金纳米颗粒（AuNP）以其低毒、生物兼容性强的特性脱颖而出，成为构建纳米结构的理想材料。相较于其他纳米材料，金纳米颗粒的制备过程更为便捷，它们不仅展现出卓越的稳定性和分散性，而且在保持良好生物兼容性的同时，还拥有较高的表面积与体积之比，这使得它们在纳米技术领域展现出巨大的潜力。目前的研究显示，多糖与金纳米颗粒复合物在抗菌、药物传递、光热治疗和生物传感等多个应用领域的表现受到了广泛关注。近期的研究发现，结合免疫活性多糖与金纳米颗粒的复合材料能够有效地增强免疫调节和抗肿瘤效应。果胶作为多糖中的一种，具有免疫调节活性，将金纳米颗粒与果胶类多糖结合形成的纳米复合材料，可能有助于提升果胶多糖的生物利用度，使其在免疫器官或肿瘤组织中的浓度增加，进而增强其在免疫介导的抗肿瘤效应中的作用。

树突状细胞（Dendritic Cells, DCs）在人体免疫系统中扮演着关键角色，被认为是功能最强的抗原呈递细胞（Antigen Presenting Cells, APCs）。这些细胞具有出色的能力，能够捕获、分解、处理抗原，并将其成功呈递给T细胞和B细胞，从而触发机体的特异性免疫反应。DCs细胞与肿瘤患者的预后有着直接的联系。在实体瘤患者中，体内树突状细胞的密集程度越高，其治疗效果和生存预后通常更佳。基于这一发现，树突状细胞在肿瘤治疗领域的应用研究正日益增多，是免疫治疗中最重要组成部分。

创新点与项目特色:

1.西番莲果胶与纳米技术的结合：本项目创新性地将具有免疫调节功能的西番莲果胶与金纳米颗粒（AuNP）结合，开发出新型的果胶-金纳米复合物（P-AuNP），这种结合不仅提高了果胶的靶向性，还增强了其生物利用度和治疗效果，为癌症治疗提供了新的策略。

2.与化疗药物的联合：使用项目探索了P-AuNP与化疗药物氟尿嘧啶的联合使用效果，这种联合治疗策略可能提高治疗效果，减少副作用，同时也将P-AuNP作为一种新型功能性纳米材料。

技术路线、拟解决的问题及预期成果:

1.技术路线：

2.拟解决的问题：

构建果胶-金纳米复合物，围绕DC细胞的活化，明确果胶-金纳米复合物的免疫抗肿瘤作用机制。

3. 预期成果：

（1）明确果胶-金纳米复合物的免疫抗肿瘤作用机制。

（2）发表论文1篇，申请专利1件。

项目研究进度安排:

2024年12月——2025年1月：熟悉课题并查阅相关文献，掌握实验原理。

2025年1月——2025年2月：实验准备阶段，准备实验相关材料、药品、试剂。

2025年4月——2025年12月：实验开展阶段，果胶-金纳米复合物制备，在细胞和活体水平上同时开展实验，认真记录相关实验数据，进行数据处理，总结实验中出现的问题和错误。撰写论文1篇，申请专利1件。

2025年12月——2026年1月：完善实验结果，解决实验过程中出现的异常问题。处理实验相关数据，绘制实验图像，发表论文。

2026年1月——2026年2月：制作答辩PPT，总结并进行结题答辩。

已有基础:

与本项目有关的研究积累和已取得的成绩:

理论有依据，项目内容可行：已有文献报道多糖-金纳米复合物的制备方法，为本项目提供研究基础。项目内容可行，前期课题组的结果已表明西番莲中的果胶具有活化免疫细胞（巨噬细胞）的功能，且内容以总结正在发表，本项目在此基础之上，研究西番莲果胶-金纳米复合物的免疫抗肿瘤作用。此外，本项目小组部分人员曾参与过果胶提取等工作，具有一定的操作经验。

已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法:

已具备的条件：实验室具备中药煎药机、旋转蒸发仪、高效液相色谱、离心机等功能物质提取、纯化和结构分析系统，为实验的开展提供平台。

缺少的条件及解决方法：实验室缺少流式细胞仪，能够借用合作单位的仪器进行检测。

经费预算

开支科目	预算经费（元）	主要用途	阶段下达经费计划（元）
开支科目	预算经费（元）	主要用途	前半阶段	后半阶段
预算经费总额	9000.00	无	5800.00	3200.00
1. 业务费	2000.00	无	0.00	2000.00
（1）计算、分析、测试费	0.00	无	0.00	0.00
（2）能源动力费	0.00	无	0.00	0.00
（3）会议、差旅费	0.00	无	0.00	0.00
（4）文献检索费	0.00	无	0.00	0.00
（5）论文出版费	2000.00	出版费等	0.00	2000.00
2. 仪器设备购置费	3800.00	用于购买实验耗材	3800.00	0.00
3. 实验装置试制费	0.00	无	0.00	0.00
4. 材料费	3200.00	购买实验原材料	2000.00	1200.00

结束