高亮
- PE提取物对斑马鱼胚胎具有良好的耐受性。
- PE提取物显著抑制原发性非小细胞肺癌细胞异种移植瘤的生长。
- 转移性NCI-H322细胞反应较低。
- 斑马鱼能够快速进行藻类PE生物活性的体内筛选。
摘要
海洋藻胆蛋白是有前景的抗癌候选物；尽管它们在体外显示出令人信服的活性，但其体内表现仍未被充分探索。在本研究中，我们利用斑马鱼（Danio rerio）异种移植模型，评估了来自紫球藻（Porphyridium purpureum）的富含PE的提取物的抗癌潜力。为确定体内评估的合适浓度，将斑马鱼胚胎暴露于递增浓度（2–50 μg/mL）的PE提取物中，评估存活率、孵化率和心脏形态。PE提取物在低浓度下耐受性良好，未诱导任何明显的发育缺陷或心脏异常。选择10 μg/mL浓度用于短期抗癌评估。为此，将Dil标记的A549、NCI-H1975和NCI-H322非小细胞肺癌（NSCLC）细胞注射到斑马鱼胚胎的卵黄囊中，并用PE提取物处理。通过荧光成像监测肿瘤进展48小时，并使用ImageJ量化肿瘤面积。PE提取物处理显著抑制了NCI-H1975异种移植瘤的进展（p = 0.03），中度减少了A549异种移植瘤的生长，对NCI-H322转移性细胞影响最小。这种差异反应凸显了体内对PE提取物细胞系依赖性的敏感性。总体而言，本研究支持PE提取物作为针对特定NSCLC细胞的天然抗癌剂的潜力，并强调了斑马鱼模型作为海洋来源生物活性化合物临床前评估的宝贵体内平台。
引言
微藻已成为具有多种药理应用的生物活性化合物的宝贵生物技术来源。由于其快速生长率、在极端环境条件下生存的能力以及卓越的代谢多样性，微藻作为可持续且多功能的生物工厂，为食品、营养保健品、化妆品和制药应用生产高价值化合物，越来越受到关注[1]。近年来，微藻来源的色素、多糖、脂质和蛋白质已显示出广泛的生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌作用[2]。在这些化合物中，来自红微藻的藻胆蛋白因其良好的生物相容性特征以及调节增殖、凋亡和氧化应激等关键细胞通路的能力，而成为癌症研究的有前景候选物[3]。这些特征将微藻定位为发现下一代抗癌剂的可持续和创新资源。一些高价值的微藻代谢物，如岩藻黄质、虾青素、藻蓝蛋白和硫酸化多糖，已在临床前和体外研究中显示出抗氧化、抗炎和抗癌特性[1],[2],[4],[5]。其中，藻红蛋白（PE）是一种主要从红微藻中提取的藻胆蛋白，已显示出对癌细胞的有前景的抗增殖潜力。多项研究报告称，PE通过细胞周期阻滞和凋亡信号通路等机制，在包括NSCLC在内的多种癌细胞系中发挥细胞毒性作用[6],[7],[8]。尽管有这些令人鼓舞的体外证据，但对其体内活性的了解甚少，这留下了理解其在复杂生物系统中治疗相关性的重要空白。非小细胞肺癌（NSCLC）约占肺癌的85%，由于其经常在晚期诊断以及对常规疗法产生耐药性，构成了重大的治疗挑战[9]。靶向治疗和免疫治疗的进展改善了生存结果；然而，耐药性和不良反应仍然是主要限制[10]。因此，迫切需要具有更高疗效和更低毒性的新型治疗替代方案。天然生物活性化合物，特别是来源于微藻的化合物，越来越被视为癌症治疗的有前景候选物，有望克服耐药机制且副作用更少。斑马鱼异种移植模型为研究癌症进展、转移和治疗反应提供了强大的体内平台。斑马鱼与人类有超过80%的遗传同源性，且致癌途径保守，因此具有高度的转化相关性[11]。其快速发育、幼虫期透明以及成本效益，使其特别适用于高通量药物筛选和实时肿瘤成像[12],[13]。在本研究中，我们旨在调查紫球藻藻红蛋白提取物（PE提取物）的安全性特征和抗癌潜力。通过PE提取物处理后斑马鱼幼虫的存活率、孵化率和心脏形态评估安全性。为评估抗癌活性，通过将荧光标记的NSCLC细胞注射到斑马鱼胚胎卵黄囊中建立斑马鱼异种移植模型。通过荧光强度和肿瘤面积监测肿瘤进展，从而将先前的体外观察扩展到体内背景。这项工作为PE提取物的治疗潜力提供了新的见解，同时强调了微藻生物活性物在肿瘤学中的更广泛作用。
章节片段
化学品和试剂
Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM）、RPMI 1640培养基、胎牛血清（FBS）、青霉素/链霉素、L-谷氨酰胺和胰蛋白酶/EDTA购自美国Gibco Life Technologies。Dil染料购自美国Invitrogen。三卡因购自Sigma Aldrich，链霉蛋白酶购自Pron-Ro（Roche），标准玻璃毛细管购自微藻培养和提取物制备
紫球藻（P. purpureum）在受控条件下于光生物反应器中培养（Guillard f/2培养基）。
微藻培养、提取物制备和表征
红微藻紫球藻在光生物反应器中培养，培养物密集的红色色素沉着（图2a）表明藻红蛋白（PE）含量丰富[20]。光学显微镜下紫球藻的形态学表征（图2b）显示球形细胞，具有独特的微红色素沉着，反映了PE的细胞内积累[3],[21]。提取后，藻红蛋白提取物呈现出亮粉色（图2c），这是PE的特征。提取物的分光光度分析...
讨论
在本工作中，紫球藻被用作制备富含藻红蛋白（PE）的粗提物的来源菌株[3],[21]。紫球藻细胞的显微表征支持了选择性回收PE的原理，PE是一种位于覆盖类囊体膜的藻胆体复合物外围区域的色素，如Liu等人所述[25]。使用磷酸盐缓冲液进行色素提取是一种水基、温和的程序，有利于...
结论
本研究证实了来自紫球藻的PE提取物在体内的抗癌潜力，对NCI-H1975异种移植瘤具有显著的抑制作用，对A549细胞有部分抑制作用。相比之下，NCI-H322异种移植瘤的反应有限，这可能归因于其转移性起源和固有的侵袭性表型，这些特征在斑马鱼微环境中赋予了生存优势。这些发现强调了PE对特定...
CRediT作者贡献声明
Hadjira Hamai-Amara: 撰写 – 审阅与编辑, 撰写 – 初稿, 数据整理, 构思。 Waseem Hasan: 数据整理。 Aycha Wisam Dalloul: 数据整理。 Tala Abuarja: 数据整理。 Lama Soubra: 监督, 资金获取。 Said Dermime: 撰写 – 初稿, 构思。 Imen Saadaoui: 撰写 – 审阅与编辑, 监督, 资金获取, 构思。
资助
本研究由卡塔尔国家研究基金会（卡塔尔基金会成员）的QNRF-MME奖项 [MME01–0924–190063] 和卡塔尔大学的合作资助 [QUCG-CAS-24/25–539] 资助。本文的研究结果仅反映作者的工作，并由作者全权负责。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
特别感谢可持续发展中心提供本研究中使用的藻类菌株，并主持藻类技术研究工作。同时感谢卡塔尔多哈Sidra医学研究部斑马鱼功能基因组学核心实验室主持使用斑马鱼模型的体内试验。开放获取资金由卡塔尔国家图书馆提供。
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