《International Journal of Biological Macromolecules》：Fucodain loaded on zinc oxide nanoparticles derived from
Turbinaria ornata suppresses skin cancer proliferation and migration via modulation of EMT-related miRNAs
编辑推荐：
摘要岩藻多糖是一种从褐藻中提取的硫酸化多糖，具有令人前景广阔的抗癌活性；然而，其低生物利用度和高分子量限制了其治疗应用。本研究旨在评估将提取自Turbinaria ornata的岩藻多糖负载到氧化锌纳米颗粒（TF-ZnO-NPs）上是否能增强其对人类鳞状细胞癌（A431）细胞
摘要
岩藻多糖是一种从褐藻中提取的硫酸化多糖，具有令人前景广阔的抗癌活性；然而，其低生物利用度和高分子量限制了其治疗应用。本研究旨在评估将提取自Turbinaria ornata的岩藻多糖负载到氧化锌纳米颗粒（TF-ZnO-NPs）上是否能增强其对人类鳞状细胞癌（A431）细胞的抗癌功效，并探究其对细胞凋亡、增殖、迁移、上皮-间充质转化（EMT）相关基因及microRNA表达的影响。TF-ZnO-NPs的制备通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、Zeta电位分析和透射电子显微镜（TEM）进行表征。抗癌活性通过MTT细胞毒性试验、Annexin V-FITC/PI凋亡分析、细胞周期分析、集落形成试验、伤口感迁移试验以及EMT相关基因和miRNA的定量实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析进行评估。
合成的TF-ZnO-NPs粒径范围为17.29至50.47 nm，平均粒径为32.15 nm。TF-ZnO-NPs对A431细胞表现出显著高于游离岩藻多糖的细胞毒性，将IC50值从666.64 μg/mL降低至53.59 μg/mL，同时对正常人类皮肤成纤维细胞（HSF）保持较低的毒性。TF-ZnO-NPs显著增加了凋亡和坏死细胞群体，诱导细胞周期在S期和G2/M期停滞，并强烈抑制了集落形成和细胞迁移。分子分析显示EMT相关基因（包括Twist、Slug、SNAI1、Fibronectin、Vimentin、E-Cadherin、N-Cadherin和BCL2）显著下调。此外，TF-ZnO-NPs抑制了致癌性miRNA miR-222-3p，并增强了抑癌miRNA miR-203a的表达。这些发现表明，将岩藻多糖与ZnO纳米颗粒进行纳米制剂化可显著增强其抗癌活性及其调节EMT相关分子通路和miRNA表达的能力。TF-ZnO-NPs代表了治疗皮肤癌的有前景的纳米治疗策略，值得在体内模型中进一步研究。
引言
皮肤癌仍然是全球最具侵袭性的癌症之一，其发病率因遗传、环境和生活方式的影响而持续上升[1], [2]。上皮-间充质转化（EMT）是参与肿瘤进展和转移的关键生物过程。在EMT过程中，上皮癌细胞失去细胞间黏附并获取间充质特征，导致迁移、侵袭和抗药性增强。EMT受多种转录因子（包括Twist、Slug和SNAI1）以及间充质标志物（如Vimentin和Fibronectin）的调控。EMT的异常激活与皮肤癌的侵袭性行为和较差预后密切相关，使EMT相关通路成为有吸引力的治疗靶点[3], [4]。然而，传统癌症治疗虽有进步，但其疗效有限，这主要是由于系统性毒性、选择差和耐药性[5]。在此背景下，开发更安全有效的治疗策略以克服这些挑战至关重要。天然成分，尤其是来源于海洋生物的成分，由于其生物活性特征和相对较低的毒性，被认为是癌症治疗的一种有前景的方法[6]。岩藻多糖是一种从Turbinaria ornata中提取的硫酸化多糖，已显示出抗癌、抗炎和免疫调节活性[7]。先前的研究指出，岩藻多糖通过触发凋亡和抑制转移，作为抗癌候选物发挥作用，并调节多种分子通路[8], [9], [10]。最近的研究强调了microRNA（miRNA）在通过作为转录后水平基因表达的关键调控因子来调节癌症进展中的重要性[11], [12]。miRNA失调不仅与肿瘤起始和增殖密切相关，还与转移和化疗耐药性相关[13], [14]。miRNA调控剂有两种类型，包括抑癌miRNA和致癌miRNA。miR-126、miR-143和miR-203被认为是抑癌miRNA，而miR-21、miR-17和miR-20a是触发肿瘤进展的致癌miRNA[15], [16], [17]。最新证据表明，EMT进展受到特定microRNA的密切调控。致癌miRNA（如miR-222-3p）促进细胞增殖、迁移、侵袭和EMT激活，而抑癌miRNA（如miR-203a）抑制EMT进展和转移扩散。因此，调节EMT相关miRNA已成为一种抑制癌症进展和转移的有前景的策略[18], [19]。多项研究表明，岩藻多糖抑制癌细胞增殖、诱导凋亡、抑制转移行为，并调节参与肿瘤进展的多种信号通路[20], [21], [22]。此外，越来越多的证据表明，岩藻多糖可能调节癌症相关miRNA的表达，从而影响细胞凋亡、EMT和侵袭等细胞过程。然而，岩藻多糖的临床转化仍然受到其低生物利用度和有限的细胞摄取的限制[23], [24], [25]。氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）因其生物相容性、大比表面积、易于合成以及对癌细胞的 selective细胞毒性而在癌症纳米医学领域引起了广泛关注[26], [27]。除了作为有效的药物递送载体外，ZnO-NPs还可能增强细胞内药物积累并提高治疗效果[28], [29]。因此，基于ZnO的纳米制剂已被探索作为提高天然抗癌化合物生物学性能的平台。基于先前的研究，将岩藻多糖负载到氧化锌纳米颗粒上可以显著提高其治疗效果。尽管对基于岩藻多糖的纳米治疗药物兴趣日益增长，但目前关于负载岩藻多糖的ZnO纳米颗粒对皮肤癌中EMT相关分子通路和miRNA调控的影响的信息有限。特别是，TF-ZnO-NPs对涉及转移的EMT相关转录因子和miRNA的影响仍然知之甚少。我们假设，将提取自Turbinaria ornata的岩藻多糖负载到ZnO纳米颗粒上可以增强其抗癌活性，并比游离岩藻多糖更有效地抑制EMT相关分子通路。因此，本研究调查了TF-ZnO-NPs对A431皮肤癌细胞中细胞活力、凋亡、细胞周期进程、集落形成、迁移、EMT相关基因及EMT相关miRNA的影响。本研究探索了岩藻多糖纳米制剂作为高效、靶向的皮肤癌治疗策略的潜力，提供了新的见解。
章节摘要
化学品和试剂
(3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴化物（MTT）（CAS编号：298–93-1）和2',7'-二氯荧光素二乙酸酯（DCFH-DA）购自Sigma。细胞培养基、杜氏改良培养基（DMEM）及补充剂，包括青霉素/链霉素、胎牛血清（FBS）和胰蛋白酶-乙二胺四乙酸（Trypsin/EDTA）购自瑞士Lonza Pharma & Biotech。Annexin V FITC/PI双染（Miltenyi Biotec，美国加利福尼亚州）。
岩藻多糖基氧化锌纳米颗粒（TF-ZnO-NPs）的合成
从
TF-ZnO-NPs的表征
图1展示了合成的TF-ZnO-NPs的FTIR光谱。检测到多种不同的吸收带，揭示了决定纳米颗粒制备的功能基团。O
H伸缩振动由3429 cm
?1处的宽峰表示，表明岩藻多糖多聚糖中存在羟基。脂肪链C
H伸缩振动导致2926 cm
?1处的峰。2381 cm
?1处的带可能归因于轻微的C
O伸缩。1581 cm
?1处的峰
讨论
鉴于癌症，尤其是皮肤癌仍然是主要健康问题，探索新的通用抗癌药物并与靶向治疗结合以降低毒性具有重要意义。本研究展示了提取自Turbinaria ornata的岩藻多糖的疗效，特别是当负载到氧化锌纳米颗粒上（TF-ZnO-NPs）时，对皮肤癌的疗效。总之，这些发现强调了TF-ZnO-NPs相比TF具有显著的抗癌效果，不仅诱导凋亡和抑制癌症
CRediT作者贡献声明
Mostafa M. El-Sheekh：写作 – 审阅与编辑、验证、监督、项目管理。Eman Bases：写作 – 初稿撰写、方法论、调查、数据整理。Shimaa M. El Shafay：写作 – 初稿撰写、监督、项目管理。Rania A. Elshenody：写作 – 初稿撰写、验证、监督、项目管理。Abdel Hady Abdel Wahab：写作 – 初稿撰写、方法论、调查、数据整理。Wesam E. Yousuf：写作 – 初稿撰写，
伦理批准和参与同意
本研究根据符合美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》（NIH出版物第85-23号，2011年修订版）的伦理标准和指南获得批准。当前研究遵循ARRIVE标准，并获得了埃及坦塔大学理学院机构伦理委员会的批准（伦理批准编号：IACUC-SCU-TU-0492）。
未引用参考文献
[60], [63], [65], [66], [67]
Mostafa M. El-Sheekh|Eman Bases|Shimaa M. El Shafay|Rania A. Elshenody|Abdel Hady Abdel Wahab|Wesam E. Yousuf|Dorya I. Essa|Samar Sami Alkafaas
