香菇多糖通过结合CD133并抑制CD133/p85/p-AKT信号通路来抑制结直肠癌干细胞的活性

《Frontiers in Pharmacology》：Lentinan inhibits colorectal cancer stemness by binding CD133 and suppressing the CD133/p85/p-AKT signaling axis

研究证实Lentinan（SLNT）通过直接结合CD133抑制结直肠癌（CRC）细胞增殖和干细胞特性，其机制涉及CD133/p85/p-AKT信号通路，并首次阐明β-葡聚糖与CD133的分子互作，为天然多糖治疗CRC提供新思路。

　　
结直肠癌（CRC）作为全球第三大常见恶性肿瘤，其高复发率和转移率与干细胞特性密切相关。近年来，天然多糖因其高效性、低毒性和多靶点调控优势备受关注。一项针对β-葡聚糖类物质Lentinan（SLNT）抑制CRC干细胞特性的研究，通过多维度实验体系揭示了其作用机制，为开发新型抗CRC药物提供了重要依据。

研究团队以HCT116和SW620两种CRC细胞系为对象，系统评估了SLNT对肿瘤细胞增殖、克隆形成及干细胞特性的影响。体外实验显示，SLNT以剂量依赖方式抑制CRC细胞增殖，并通过克隆形成实验证实其显著降低细胞自我更新能力。流式细胞术分选CD133阳性亚群后发现，SLNT对CD133+细胞系的毒性效应较CD133-亚群增强2-3倍，这一差异在裸鼠移植瘤模型中得到验证。动物实验表明，SLNT组肿瘤体积较对照组缩小40%-60%，且CD133蛋白表达水平在肿瘤组织中下降达75%，证实其通过靶向干细胞标志物发挥治疗作用。

研究创新性地揭示了SLNT与CD133的分子互作机制。通过表面等离子共振（LSPR）技术证实SLNT与CD133蛋白存在特异性结合，结合分子对接模拟发现其三维结构通过13个氨基酸残基形成氢键网络。特别值得注意的是，β-葡聚糖的螺旋构象与CD133的跨膜结构域形成立体互补，这种空间适配性解释了为何SLNT对CD133的亲和力（KD=1.59×10^-7 M）显著高于其他免疫相关受体（如TLR4的KD=4.6×10^-6 M）。免疫荧光定位显示SLNT与CD133在细胞膜表面形成复合物，并通过热稳定性实验证实结合后CD133蛋白构象稳定性提升约30℃。

在信号通路层面，研究团队首次系统阐明SLNT抑制CRC干细胞的关键机制。通过构建稳定转染CD133敲除和过表达细胞系，结合有限稀释法实验证实CD133在维持干细胞特性中起核心调控作用。进一步研究发现，SLNT通过阻断CD133/p85/p-AKT信号轴，使p-AKT磷酸化水平下降62%-78%。值得注意的是，当CD133基因沉默时，SLNT对p85/p-AKT的抑制作用被完全抵消，而CD133过表达细胞对SLNT的敏感性提高2.5倍，这为精准靶向治疗提供了理论依据。

该研究在以下方面取得突破性进展：
1. 首次证实β-葡聚糖类物质可通过直接结合CD133蛋白发挥抗干细胞效应，突破传统认知中多糖仅通过免疫调节或间接影响细胞周期的局限
2. 构建了"多糖-膜受体-信号转导"三级作用模型，阐明SLNT通过物理结合-构象改变-信号抑制的级联调控机制
3. 发现CD133/p85/p-AKT通路在CRC干细胞中具有独特的放大效应，该通路磷酸化水平与CD133表达呈正相关（r=0.82，p<0.001）
4. 建立了体内外的协同验证体系，包括细胞系、裸鼠移植瘤、离体器官芯片模型及临床样本验证

在实验设计上，研究团队采用多组学整合策略：通过质谱分析确定SLNT分子量分布（主要峰495.5 kDa），红外光谱确认其β-1,3-糖苷键特征，利用ELDA算法定量分析肿瘤球形成抑制率（下降幅度达65%-82%）。创新性地引入CETSA热移变技术，发现SLNT处理使CD133热稳定性从72℃提升至105℃，证实其通过稳定-激活双模机制发挥作用。

临床转化方面，研究显示SLNT在治疗剂量（5 mg/kg）下未引起肝肾功能异常（ALT、AST、BUN等指标均处于正常范围），且与5-FU联用可产生协同效应，使肿瘤抑制率从单一用药的58%提升至89%。动物实验还发现SLNT组小鼠存活期延长至42天（对照组32天），并显著降低微转移灶形成率（p<0.001）。

研究存在三个关键科学问题待深入探索：
1. SLNT与CD133结合后是否触发CD133内吞-溶酶体降解机制？目前观察到CD133蛋白表达量下降，但未检测mRNA水平变化
2. p85/p-AKT通路的级联放大效应机制尚未完全阐明，特别是CD133作为受体如何调控p85的构象活化
3. 药代动力学研究显示SLNT半衰期达8小时，但体内药效存在非线性特征，需进一步解析分子量分布与疗效的相关性

该研究为天然产物抗肿瘤提供了新的理论框架：多糖类物质不仅可通过物理包裹改变药物递送系统，更能直接靶向关键膜受体蛋白，通过空间位阻效应改变受体构象，进而调控下游信号网络。这种"分子胶"作用机制可能解释为何传统β-葡聚糖（如Dectin-1受体靶向物）对CRC干细胞无效，而特定修饰结构的SLNT展现出显著疗效。

在临床应用层面，研究建议开发两种新型制剂：
1. CD133靶向纳米载体：将SLNT包裹在脂质体中（粒径200-300 nm），通过CD133介导的内吞作用提高肿瘤靶向性
2. 时序联合疗法：化疗初期使用SLNT清除干细胞亚群，后期配合标准化疗方案
3. 个性化检测体系：基于CD133/p85/p-AKT通路动态监测，建立疗效预测模型

未来研究方向应聚焦于：
- 构建CD133-SLNT复合物三维结构模型
- 开发特异性阻断剂验证信号通路节点
- 研究菌群-宿主互作对SLNT疗效的影响
- 建立人源化小鼠模型验证临床转化价值

这项研究不仅拓展了天然产物抗肿瘤的机制认知，更为CRC精准治疗开辟新路径。特别是发现CD133在维持干细胞特性中具有双重作用——既是识别靶点又是信号放大器，这为设计双重功能药物提供了新思路。后续研究可结合单细胞测序技术，深入解析SLNT对肿瘤细胞异质性的调控网络。