“造紙廢渣”成“癌細胞殺手”

經(jīng)過結構改造，“造紙廢渣”木質(zhì)素就可誘導癌細胞凋亡，變成“癌細胞殺手”。近日，南京林業(yè)大學輕工與食品學院金永燦教授團隊和南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院王鵬副研究員團隊的聯(lián)合研究成果刊登在著名國際期刊《美國化學學會納米》（英文名《ACS Nano》）上，此項研究為抗癌藥物研發(fā)提供了新思路。

“我們學校是研究林業(yè)的，對造紙廢棄物——木質(zhì)素的再利用關注度很高。”金永燦介紹，團隊對木質(zhì)素的結構了如指掌，又知道其“可改造”的特性，這些年轉(zhuǎn)化成果也較多。它的轉(zhuǎn)化可以有新的突破嗎？在研究過程中，團隊提出了大膽設想：能不能對“造紙廢渣”木質(zhì)素進行改造，讓其成為一種特殊功能的生物材料，對癌細胞有所作為？

金永燦的博士生、論文的第一作者王一霖立即展開了實驗。“這個實驗是從2021年開始的。最初我們就是想知道，木質(zhì)素和癌細胞會不會發(fā)生化學反應。”對于這個題目，王一霖興趣盎然。“木質(zhì)素是固體，將之放在癌細胞的溶液里，似乎沒啥‘火花’。”隨后，她通過pH分級以及加入磺酸基和酚羥基分別對木質(zhì)素進行“分子量調(diào)控和結構修飾”，改造后的木質(zhì)素從固體變成了液體，再次和癌細胞“相遇”時，王一霖驚喜地發(fā)現(xiàn)：癌細胞死了好多。

為啥經(jīng)過改造后的木質(zhì)素會讓癌細胞死亡，其背后是什么機理？金永燦教授團隊查閱大量的文獻、進行了大量的實驗。“我們發(fā)現(xiàn)，腫瘤微環(huán)境（有癌細胞的環(huán)境）里，谷胱甘肽的濃度很高，和活性氧保持著平衡，給癌細胞提供良好的生存環(huán)境。此刻，加入改造后的木質(zhì)素，就會對谷胱甘肽造成破壞，從而打破了癌細胞的生存環(huán)境，癌細胞沒有良好的生存環(huán)境，得不到正常的能量供給，就逐漸喪失活力直到凋亡。”王一霖說，有意思的是，正常細胞環(huán)境里，谷胱甘肽濃度不高，此刻，改造后的木質(zhì)素竟然和谷胱甘肽“和平共處”，沒有了攻擊性。也就是說，它對正常細胞不造成損害。

為了證明這一論點，金永燦教授團隊和王鵬副研究員團隊展開合作，進行了動物實驗。他們在小白鼠皮下注射癌細胞，建造了肝癌模型，隨后在實驗組小白鼠的尾椎靜脈打入改造后的木質(zhì)素（液體）。3周后，沒注射木質(zhì)素（液體）的肝癌小白鼠因為癌癥多數(shù)轉(zhuǎn)移而死亡，而注射木質(zhì)素（液體）的小白鼠，雖然腫瘤依舊在，但變小且沒有轉(zhuǎn)移，小白鼠的生命體征沒有異常，經(jīng)過血液檢查，發(fā)現(xiàn)血液指標正常，也沒出現(xiàn)其他臟器的損傷。“說明其有良好的生物安全性。”王一霖說，此研究結果凸顯了木質(zhì)素在生物醫(yī)學應用方面的巨大潛力，也為抗癌藥物研發(fā)提供新思路。

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