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Biomacromolecules | 用于巨噬细胞重新编程的多肽水凝胶
分享一篇近期发表在Biomacromolecules上的文章,Reprogramming Macrophages toward Pro-inflammatory Polarization by Peptide Hydrogel。这篇文章的通讯作者是西湖大学的王怀民。
巨噬细胞为先天免疫防御提供强大的免疫调节功能。然而,巨噬细胞经历编程转变并转化为肿瘤相关巨噬细胞(TAM),从而促进肿瘤发展。此外,M2巨噬细胞与大多数癌症的化疗和免疫治疗耐药性相关。
在该工作中,作者通过N端修饰,使多肽进行自组装来提高现有免疫调节肽的巨噬细胞重编程功效。作者首先从现有的先天防御调节因子(IDR)中截断了一个十肽序列,该序列表现出与CD206的选择性结合,并将M2巨噬细胞诱导成促炎性M1巨噬细胞。将联苯基团与多肽的N端偶联,生成最终的水凝胶(BKF),促进M0/M2巨噬细胞向促炎性M1巨噬细胞的编程/重编程(图1)。
作者先在N端修饰(4-联苯乙酰基(Bip)和2-萘乙酰基(Nap)基团),促进肽分子聚集和组织成组装体,使用亮氨酸二肽作为接头来偶联Bip和KF肽,以进一步提高系统的自组装能力。作者首先采用标准固相肽合成(SPPS)来合成多肽,包括KFRKAFKRFF(KF)、Nap-KFRKAFKRFF(NKF)、Bip-KFRKAFKRFF(BKF)和Bip-LLKFRKAFKRFF(BLLKF),BKF能够在浓度为5 mg/mL时形成水凝胶。BLLKF肽在水溶液中形成沉淀。TEM显示KF肽显示出类似于纳米蠕虫的纳米结构,芳香族基团的存在有助于形成具有明确结构的纳米纤维。流变学结果表明,BKF水凝胶表现出最优异的机械性能(图2)。
骨髓来源的巨噬细胞(BMDM)可以极化为促炎性M1或修复性M2表型。与培养基处理组相比,KF、NKF和BKF处理组M1标志物CD86的表达水平增加,表现出促炎,与肽KF和NKF相比,BKF表现出最有效的将巨噬细胞极化到M1表型的能力(图3)。
NF-κB通路在调节巨噬细胞的炎症反应中起关键作用,作者采用IF染色评估NF-κB p65 在BMDM中的表达水平和定位。BKF处理组的总免疫荧光强度约为KF组的两倍,表明BKF显著增加了巨噬细胞中NF-κB活化的水平。qPCR表明,与M0巨噬细胞相比,多肽处理后巨噬细胞中促炎标志物的mRNA水平上调,与M1巨噬细胞相比,这些促炎标志物的表达水平较低,这些结果表明,BKF比KF更有效的调节NF-κB 转录活性,并更有效地促进巨噬细胞向M1极化(图4)。
图4. BKF激活NF-κB信号通路并诱导促炎极化表征
为了研究BKF是否可以将M2巨噬细胞转向促炎极化,作者首先将巨噬细胞极化为M2表型,然后用多肽凝胶处理M2巨噬细胞。CD206代表M2表型极化,CD86代表促炎性M1巨噬细胞极化,作者应用流式细胞术来评估CD206和CD86的表达水平。结果表明,自组装BKF可以有效诱导M2巨噬细胞变为促炎性M1样巨噬细胞极化(图5)。
总的来讲,作者开发了一种自组装多肽BKF水凝胶,该水凝胶可以重编程巨噬细胞。激活NF-κB信号通路并导致BMDM极化为促炎性M1巨噬细胞。此外,该水凝胶还抑制了M2相关基因的表达水平,并将M2样巨噬细胞再诱导为促炎巨噬细胞。这项工作中提出的策略提供了一种在TME中重编程肿瘤相关M2巨噬细胞的替代策略,可能有助于免疫治疗。
DOI: 10.1021/acs.biomac.4c00585
Link: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.4c00585
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