肉桂偶联磁性纳米颗粒靶向调控结直肠癌死亡率相关癌基因的表达及其机制研究

本研究针对结直肠癌(CRC)治疗中分子靶点不明和药物耐药性问题，通过生物信息学筛选出与CRC死亡率显著相关的癌基因SNAI1、THBS2和INHBA，并创新性构建葡萄糖偶联的Fe3O4@Glu-Cinnamon纳米颗粒(NPs)。实验证实该NPs通过诱导细胞凋亡、周期阻滞及下调关键癌基因表达，显著抑制SW480细胞增殖（IC50=127μg/mL），为CRC靶向治疗提供新策略。

　　

结直肠癌(CRC)作为全球第三大高发恶性肿瘤，每年导致近百万死亡病例，其高死亡率与肿瘤转移、耐药性等分子机制未明密切相关。当前化疗方案存在系统性毒性大、靶向性差等局限，而天然化合物如肉桂虽具抗癌潜力却面临生物利用度低的困境。如何精准识别驱动CRC恶化的关键基因，并通过纳米技术提升植物活性成分的靶向疗效，成为突破治疗瓶颈的重要方向。

为解决这一难题，伊朗伊斯兰阿扎德大学的研究团队在《Scientific Reports》发表研究，通过TCGA和GEO数据库筛选CRC死亡率相关癌基因，并设计新型Fe₃O₄@Glu-Cinnamon NPs，系统评估其抗肿瘤机制。研究采用生物信息学分析、纳米材料表征（FT-IR/XRD/TEM）、细胞实验（MTT/流式细胞术）及基因表达检测（qPCR）等技术，结合TCGA-COAD队列480例肿瘤样本和GSE39582数据集566例临床数据，揭示关键靶点与治疗潜力。

表达变化与预后关联

通过TCGA数据分析发现53个上调基因（如SNAI1、THBS2、INHBA）与CRC不良预后显著相关（HR>1，p<0.05），这些基因富集于转移、血管生成等恶性通路。PPI网络显示SERPINE1、SPP1等为核心枢纽基因（相互作用度>7）。

纳米颗粒特性表征

合成的Fe₃O₄@Glu-Cinnamon NPs呈球形（26.8-60.2 nm），表面电位-15.4 mV，饱和磁化强度20.33 emu/g。FT-IR证实肉桂活性成分成功偶联，XRD显示Fe₃O₄晶体结构（JCPDS 03-0863）。

细胞毒性效应

NPs对SW480细胞的抑制活性（IC₅₀=127μg/mL）显著强于游离肉桂（362μg/mL），且对正常HEK293细胞毒性较低（IC₅₀=340μg/mL）。流式检测显示NPs使早期/晚期凋亡率提升至20.85%和16.83%，并诱导S/G₂期阻滞（32.0%细胞滞留S期）。

癌基因调控机制

qPCR证实NPs使SNAI1、THBS2和INHBA表达分别下调至0.74、0.66和0.7倍。其中SNAI1（调控EMT过程）和THBS2（激活Wnt/β-catenin通路）的抑制直接关联肿瘤侵袭性降低。

该研究创新性整合生物信息学与纳米医学，不仅鉴定出CRC预后关键基因标志物，更通过功能性纳米载体实现天然成分的增效减毒。Fe₃O₄@Glu-Cinnamon NPs的多重抗肿瘤机制（基因调控+磁靶向递送）为CRC精准治疗提供新思路，其葡萄糖修饰策略显著提升癌细胞选择性摄取，未来需进一步开展体内药效评估。研究结果对开发基于植物活性成分的纳米药物具有重要参考价值。