链霉菌生物合成金纳米颗粒对 MCF-7 乳腺癌细胞的抗肿瘤效应及分子机制

《Microbial Cell Factories》：Employing Streptomyces enissocaesilis as a sustainable cell factory for green synthesis of gold nanoparticles with multi-target anticancer activity against MCF-7 breast cancer cells

摘要

背景

目前，人们对黄金纳米颗粒（AuNPs）在癌症纳米医学中的应用越来越感兴趣。本研究描述了利用通过16 S rRNA测序鉴定出的链霉菌Streptomyces enissocaesilis绿色合成AuNPs的方法。采用多种技术对纳米颗粒进行了表征，包括UV-Vis光谱、FTIR、TEM、XRD、EDX和Zeta电位分析。为了了解AuNPs与MCF-7乳腺癌细胞的相互作用，进行了多种凋亡和细胞增殖实验。这些实验包括浓度依赖性的细胞毒性测试、细胞周期分析、Annexin V-FITC/PI凋亡分析、AO/PI染色、BrdU增殖实验，以及RT-qPCR来检测c-erbB-2和p53的表达。

结果

对AuNPs的表征显示，它们呈 Ruby 红色，在528 nm处显示强烈的SPR信号，粒径在22.73至35.61 nm之间，Zeta电位为+27 mV，并具有多面的立方晶体结构。对于MCF-7细胞，浓度依赖性的细胞毒性实验显示出明显的剂量依赖性抑制作用，细胞增殖抑制率从3.125 μg/mL时的20.14%增加到100 μg/mL时的98.33%，半数抑制浓度（IC₅₀）为8.32 μg/mL，明显低于相同实验条件下正常PBMC细胞的18.90 μg/mL。细胞周期分析表明，AuNPs几乎完全阻滞了细胞周期的G0/G1阶段（99.25%），而G2/M和S阶段则完全被消除。BrdU的整合也显著受到浓度依赖性的抑制。最后，RT-qPCR和Annexin V-FITC/PI凋亡分析显示，AuNPs诱导了细胞凋亡（50.36%），并显著抑制了癌基因c-erbB-2的表达，从而激活了肿瘤抑制途径。分子对接研究表明，Cys-Au物种与ERα和CDK2的生物活性区域结合，这可能解释了在MCF-7人类乳腺癌细胞中观察到的抗增殖效应。

结论

这些发现表明，利用Streptomyces enissocaesilis生物合成的AuNPs对MCF-7细胞具有显著的抗癌效果。这些效应似乎是由抗增殖、促凋亡以及细胞周期和基因调控作用共同作用的结果。这些结果验证了链霉菌稳定的AuNPs作为治疗人类乳腺癌的绿色纳米平台的潜力。

图形摘要