絲膠蛋白在腫瘤治療領域的應用研究進展

吳鳳婷，鐘冰冰，蔣岸風，鐘結清，馮敏珍，高玉秋

(廣西中醫藥大學公共衛生與管理學院，廣西 南寧 530000)

0 引言

絲膠蛋白是一種由家蠶(Bombyx mori L.)分泌的、包被在蠶絲表面的天然水溶性蛋白，是蠶絲中的重要成分，約占蠶絲總質量的20%-30%[1]。研究表明，絲膠含有絲氨酸、天門冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、賴氨酸等十八種氨基酸(包括人體必需的八種氨基酸)，其中絲氨酸、天門冬氨酸和甘氨酸含量較高，其含量分別達到了33.43%，16.70%和13.49%[2-4]。

絲膠蛋白來源豐富，可以從天然繭蠶、家蠶幼蟲中部絲腺、繅絲后的副產物及絹紡廠的精練液廢水中提取獲得[2,5]。繅絲廠制絲生產過程中溶解下來的絲膠蛋白隨生產廢水的排放而流失，并成為繅絲生產廢水中的主要污染物[6-7]。繅絲廢水含有大量氮、磷等營養物質，直接排放易造成水體富營養化，引起嚴重的環境污染。

Qin等[8]對絲膠水提物的毒理學安全性進行了評價，提示絲膠水提物安全性較高，無致畸、致突變性和急慢性毒作用。近幾年來，隨著對絲膠蛋白研究的逐漸深入，其生物活性也越來越被人們所重視。研究表明，絲膠具有保濕[9]、抗菌[10]、抗氧化[11]、抑制酪氨酸酶活性[12]、抗炎[13]、抗癌[14]、抗凝血[15]、降血糖和降血脂[16]、抗菌[17]、促進腸胃道消化[17]等生物活性。同時，絲膠蛋白也因其具有防曬、保濕、美白淡斑、護膚的功能，在化妝品領域有廣泛的應用前景[18]；在組織工程與再生醫學領域[19]中，絲膠蛋白可作為創傷敷料、藥物遞送載體、組織粘合劑、神經組織損傷修復材料、心肌損傷修復材料、骨組織修復材料。這表明絲膠在生物醫學領域具有較廣泛的應用價值。

2 絲膠抗腫瘤作用

據2018年我國癌癥報告指出：全國癌癥每年的新增病例數大約380萬，每年約有230萬人死于癌癥，相當于平均每天超過1萬人被確診為癌癥。也就是說，平均每分鐘就有7個人被確診為癌癥，將近5個人死于癌癥[20]。顯然，癌癥是威脅居民健康的主要殺手，腫瘤治療迫在眉睫，而數據論文表明腫瘤與絲膠存在一定的關系。

2.1 絲膠抗結腸癌的作用

Sasaki等[14]使用不同劑量的絲膠蛋白(經口灌胃)對皮下注射1，2-二甲基肼(一種強力致腸癌劑，DMH)的小鼠進行干預，發現補充3%的絲膠蛋白可顯著降低結腸的畸變隱窩灶數量和結腸的異常隱窩數量；進一步的研究發現，3%的絲膠蛋白(飼喂)可顯著降低1，2-二甲基肼(DMH)誘導結腸腫瘤小鼠模型的結腸腺瘤和腺癌發生率，提示絲膠蛋白對結腸癌的發生有一定預防作用。

Zhaorigetu等[21]分別使用不同劑量的酪蛋白飼料、添加3%絲膠蛋白的飼料對DMH(20mg / kg)的大鼠進行飼養干預，發現絲膠蛋白比單純的酪蛋白對結腸黏膜勻漿脂質過氧化有更高的抑制性，進一步研究發現，結腸內容物中未消化的絲膠蛋白抑制了DMH處理大鼠的結腸氧化應激和結腸的畸變隱窩灶(ACF)。

Kaewkorn 等[22]選用兩種不同大小的絲膠——大絲膠蛋白(WM 191~339kDa)和小絲膠蛋白(WM 61~132kDa)分別培養人結直腸癌細胞(SW480)和正常黏膜細胞(FHC)。發現絲膠蛋白對SW480細胞的增殖具有明顯地抑制作用，小絲膠蛋白抑制作用大于大絲膠。進一步研究發現，絲膠蛋白可能通過激活caspase-3和下調Bcl-2的表達，誘導細胞凋亡，從而降低SW480細胞活力。

2.2 絲膠抗皮膚腫瘤的作用

Zhaorigetu等[23]使用不同劑量的絲膠對二羥甲基丁酸(一種皮膚腫瘤誘導劑， DMBA)局部應用于皮膚的雌性ICR小鼠進行干預，在每次對苯二甲酸(TPA)促進治療前30分鐘，局部應用于皮膚，發現絲膠的保護作用明顯降低了腫瘤的發生率和腫瘤的多重性。進一步研究發現，5mg/kg劑量的絲膠蛋白可減少皮膚腫瘤表皮的過度增殖。

2.3 絲膠抗胃癌的作用

郭偉洪等[24]分別使用相同劑量(700μg/mL)的絲膠蛋白和生理鹽水對種植胃癌MKN45細胞的裸鼠進行干預(腹腔注射)，發現絲膠蛋白在裸鼠體內有抗腫瘤效應和良好生物安全性。進一步的研究發現，不同濃度的絲膠蛋白與MKN45胃癌細胞共孵育48h后，MKN45胃癌細胞的存活率明顯下降，絲膠蛋白在一定程度上可以通過阻滯胃癌細胞周期抑制抑制胃癌細胞的增殖，且具有劑量-反應關系。此外，該研究還證實了絲膠蛋白抑制胃癌細胞增殖的作用機制與自噬有關，但絲膠蛋白對胃癌細胞自噬的調節機制未明。

2.4 絲膠抗人類體外培養癌細胞的作用

Kumar等[25]使用4 mg/mL的絲膠蛋白對人類癌細胞(A431)，人舌癌(SAS)和乳腺癌(MCF-7)細胞作用，發現絲膠蛋白對MCF-7細胞具有一定的細胞毒性，細胞活力降低50%以上，絲膠蛋白升高了細胞內ROS水平，導致亞周期G1期細胞周期停滯并導致細胞凋亡。進一步研究發現，絲膠蛋白處理的A431和SAS細胞顯示出p53的上調以及Bax和Bcl-2基因表達的失調，而MCF-7細胞顯示Bax上調和Bcl-2基因表達下調，從而推測出絲膠蛋白的氧化作用抑制了癌癥細胞的生長。

3 絲膠作為抗腫瘤藥物的載體的作用

絲膠蛋白作為從天然蠶絲中提取的一種高分子材料，具有價格低廉、生物相容性良好和安全的優勢，目前研究發現，絲膠蛋白作為藥物釋放載體，運輸腫瘤藥物進入機體，以輔助抗腫瘤。

3.1 負載阿糖胞苷

Zhang 等[26]將2.0 mg/mL N-月桂酰氨基酸鈉(絲膠蛋白表面活性劑，SSS)和陽離子藥物阿糖胞苷(CH)按照一定的比例合成陽離子聚集物或囊泡(SSS/CH)。發現當CH的質量分數小于或等于0.3時，聚集體溶液能夠形成穩定的囊泡結構，控制CH的質量分數為0.2時，SSS/CH聚集物累計釋放液體速度在18小時達到最大值，約為純阿糖胞苷的9倍。與對照組相比，SSS/CH聚集物具有顯著的持續釋放作用，而且，SSS/CH形成的囊泡與純阿糖胞苷組相比具有更好的抗腫瘤作用。該結果表明，絲膠具有運載阿糖胞苷輔助抗腫瘤的應用潛能。

3.2 負載姜黃素

Jahanshahi 等[27]結合絲膠、聚乙烯亞胺、氟化石墨烯的優勢，合成一種納米載體(FPS)，實驗發現，FPS中含有兩種不同的pH敏感酰胺鍵，在血液(pH=7.4)中帶有負電荷，可延長血液循環時間，酰胺鍵一旦達到中度酸性條件(pH≈6.5，對應于腫瘤細胞外基質)即發生水解，隨后一旦達到較低酸性條件(pH≈5.5，對應于內體/溶酶體微環境)，FPS電荷可為切換到正電壓(≈28 mV)，有助于核釋放。FPS負載姜黃素(天然抗腫瘤藥物，Cur)，合成抗癌藥物載體(FPS-Cur)，其可選擇性增強姜黃素在HeLa、SkBr3和PC-3癌細胞中的細胞內在化和細胞核靶向遞送，且FPS-Cur在HeLa、SkBr3和PC-3細胞中表現出較高的姜黃素負載能力，延緩姜黃素的釋放并促進細胞凋亡。

3.3 負載siRNA

Yalcin等[28]將白蛋白和絲膠按2:1的比例脫溶合成納米顆粒，應用聚-L-賴氨酸(PLL)和透明質酸(HA)修飾，合成載體HA/PLL-siRNA/Alb-Ser(2：1)NPs。該載體負載siRNA，發現siRNA捕獲效率在36.8至61.3%之間，而siRNA介導的基因沉默可顯著抑制細胞生長并誘導細胞凋亡。因此，新型白蛋白-絲膠蛋白納米粒可作為喉癌治療的siRNA遞送載體。絲膠具有輔助siRNA抗喉癌治療的應用潛能。

3.4 負載IR780

Deng等[29]研究發現，用疏水性膽固醇修飾親水性絲膠，在水環境中組裝成兩親性大分子綴合物(Ser-Chol)，Ser-Chol與腫瘤靶向藥物葉酸(FA)偶聯，合成膠束(FA-Ser-Chol/IR780)。FA-Ser-Chol/IR780膠束可通過FA受體被FA陽性胃癌細胞(BGC-823)有效吸收，而攝取的膠束在808nm激光照射下對BGC-823細胞顯示出顯著的光動力療法(PDT)和光熱療法(PTT)細胞毒性。FA-Ser-Chol/IR78膠束可能作為一種有前途的光敏劑用于癌癥治療，絲膠的親水性發揮著非常重要的作用。

3.5 負載阿霉素

Guo等[30]將親水絲膠多肽(Sericin)與聚(γ-芐基-L-谷氨酸)(PBLG)開環聚合(ROP)制成兩親性聚合物(Sericin-PBLG膠束)，Sericin-PBLG負載阿霉素(DOX)制成Sericin-PBLG-DOX。發現Sericin-PBLG膠束具有高載藥能力、高穩定性及良好的細胞膜穿透性，有助于延長循環時間，負載DOX，提高了細胞對DOX的吸收。Sericin -PBLG-DOX進入細胞內，被轉移至細胞核周溶酶體中，在溶酶體中DOX的釋放速度加快。Sericin -PBLG-DOX與相同劑量的DOX相比，具有逆轉癌癥耐藥性，可以在體內外產生更有效的抗腫瘤作用。

4 總結與展望

人口老齡化、空氣污染、生活環境、飲食習慣、經濟壓力等因素為腫瘤患病常見因素，近年來惡性腫瘤的患病率逐漸上升，腫瘤的治療一直是醫學研究的重要領域，因此不斷探尋對腫瘤產生有效作用的藥物至關重要。作為一種天然高分子蛋白，絲膠具有獨特的抗腫瘤的生物學性能以及良好的生物相容性，已被證實對皮膚腫瘤、結腸腫瘤、胃癌等腫瘤細胞的生長有一定抑制作用，同時，它還可作為載體與抗腫瘤藥物結合進入機體以發揮治療腫瘤的作用。但目前對于絲膠蛋白的抗腫瘤研究尚在起步階段，今后，需深入加強臨床實驗研究，加強絲膠抗癌機理方面的研究，同時也能促進絲膠的回收及合理利用，減少其對環境造成的污染。