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基质金属蛋白酶:肿瘤微环境里的“双面人”

2024-06-20 15:16    浏览量:517

基质金属蛋白酶

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ACROBiosystems百普赛斯开发了一系列基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMP) ,包括MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-8、MMP-9、MMP-10等,其高纯度经SDS-PAGE及SEC-MALS验证;经验证的高酶活且酶活为QC检测项,便于保证稳定的质量及高批间一致性。

这一系列产品可用于抗体发现、免疫、抗体筛选及功能验证;小分子先导化合物的筛选;利用酶切活性进行检测底物的开发等多种应用场景。

基质金属蛋白酶
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癌症的发展和转移离不开肿瘤微环境的调控与重塑。在这个复杂的生态系统中,基质金属蛋白酶(MMP)以其独特的身份和功能,成为了我们理解肿瘤发展、侵袭和转移机制的关键。

肿瘤微环境的调控与重塑


癌症的进展和转移与肿瘤微环境的调控和重塑密切相关。这个动态的过程涉及细胞间和细胞内的复杂相互作用,而细胞周围蛋白酶的调控则在其中扮演着至关重要的角色,如细胞粘附分子、生长因子、细胞因子和激酶的剪裁、加工或脱落,从而影响肿瘤的命运。细胞外基质(ECM)的重塑不仅影响细胞的支撑结构,还参与细胞途径、信号转导、细胞间通信以及细胞增殖和死亡的调控。

MMP在ECM重塑中的关键角色


在ECM的重塑过程中,MMP发挥着核心作用。基质金属蛋白酶(MMP) 属于锌依赖性内肽酶家族,是常见肿瘤微环境高表达的酶之一。MMP通过降解ECM中的胶原纤维、蛋白聚糖等成分,破坏组织的完整性和结构稳定性,为肿瘤细胞的迁移和扩散提供便利。人类中存在24种MMP蛋白,根据其结构和功能的不同,可分为多个亚类,如胶原酶、明胶酶、基质溶酶等。

然而,MMP的功能远不止于此。它们的底物裂解产物还能调节细胞生长、分化和凋亡,以及趋化、迁移和血管生成等生物学过程,进一步促进肿瘤细胞的增殖和存活。因此,MMP在肿瘤微环境中扮演着“双刃剑”的角色。

MMP与上皮间充质转化(EMT)


除了肿瘤微环境,MMP在EMT过程中也发挥着不可忽视的作用,特别是MMP-14(MT1-MMP)。EMT能增强细胞的迁移和浸润能力。MMP-14是一种重要的膜结合胶原酶,通过降解ECM和调节细胞与基质的相互作用,促进细胞从上皮向间质的转变,并增强细胞的迁移能力。因此,MMP-14被认为是肿瘤发展和转移过程中的重要调节因子。此外,MMP-14还参与活化其他MMP,如MMP-2,如MMP-2和MMP-9等,进一步促进ECM的降解和肿瘤细胞的浸润能力。

MMP在癌症中发挥重要作用


越来越多的研究表明,MMP的高水平表达与肿瘤的增殖、侵袭和转移密切相关。在多种癌症类型中,如结直肠癌、乳腺癌、肺癌等,都观察到了MMP表达水平的显著升高。这些升高的MMP水平不仅促进了肿瘤细胞的迁移和扩散,还通过释放生长因子等方式促进了肿瘤的生长和血管生成。不同的MMP家族成员扮演者不同的角色。

  • • MMP-3、MMP-7、MMP-9和MMP-12已被确定为抑制肿瘤发展和浸润的潜在因子,尽管其具体机制可能有所不同。

  • • MMP-7过度表达可以促进癌细胞及其分泌物的侵袭、转移和血管新生等恶性生物学特性。因此成为抗癌药物设计的重要靶点。针对MMP-7的抑制剂已在临床前研究中显示出对多种癌症的潜在疗效。

  • • MMP-9在肝细胞癌中与免疫逃逸相关,抑制MMP-9或抗MMP-9单抗治疗可增强免疫治疗效果。

  • • MMP-2在乳腺癌免疫治疗中展现出巨大潜力。通过响应性级联靶向脂质体,MMP-2能够重塑免疫抑制微环境,从而提高治疗效果。

  • • 在结直肠癌和腺瘤中,MMP-7、MMP-9以及TIMP-1和TIMP-2的浓度明显升高,这些成员在结直肠癌的发展中起到了核心作用。

  • • 此外,趋化因子CCL27和CXCL10的上调也能通过激活特定的MMP(如MMP-7和MMP-9)来增强癌细胞的侵袭和迁移能力。

  • • MMP-3虽在癌症中的直接作用未详,但作为炎症标志物,可能与癌症炎症过程相关。


MMP抑制剂的研究与应用


鉴于MMP在肿瘤发展中的重要作用,科学家们研发了一系列MMP抑制剂。这些抑制剂通过阻断MMP的活性或表达水平,抑制肿瘤细胞的侵袭和转移。目前已有一些MMP抑制剂进入了临床试验阶段,并在某些癌症类型中显示出了良好的治疗效果。

许多基于MMP 响应性的载体被用于递药系统的研究。Liu等制备了一种功能化的囊泡状递药系统(ITCN-G-C),其囊泡状外部交联MMP-2 可降解的高分子多肽。递药系统在血液循环中具有较好的稳定性,当其被动靶向至肿瘤部位后, MMP-2 的存在使多肽响应性断裂, 暴露出多肽封闭的细胞穿膜肽, 进而实现肿瘤部位特异性释药。四川大学华西药学院胡川课题组设计了一个以明胶为载体, 表面修饰粒径为34.3 nm左右的小粒径纳米粒的递药系统(RGD-DOX-DGL-GNP), 其中明胶为MMP-2的底物。体外实验中, RGD-DOX-DGL-GNP与MMP-2酶孵育后, 粒径可由200 nm降低至30 nm, 肿瘤球穿透实验表明, 与MMP-2 孵育后具有更好的肿瘤深部穿透能力;体内实验中, 该纳米粒取得了较好的肿瘤靶向性及最佳的抗肿瘤效果。

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此外,纳米技术的应用为开发新型MMP抑制剂提供了希望,有望为癌症治疗带来新突破。例如,一种纳米纤维系统可以将抗癌药物与抑制MMP活性的肽结合,从而抑制肿瘤生长。另外,纳米颗粒金属富勒烯醇也可以通过抑制MMP的合成来干扰肿瘤细胞的生长。

总之,MMP作为肿瘤微环境重塑的重要参与者,在肿瘤的发展中发挥着至关重要的作用。通过深入研究MMP的作用机制并开发有效的MMP抑制剂,我们有望为癌症的治疗开辟新的道路。

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验证数据


  • • MMP-2蛋白高纯度经SDS-PAGE验证

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Mouse MMP-2 (30-460) Protein, His Tag (active enzyme) (Cat. No. MM2-M52H9) on SDS-PAGE under reducing (R) condition. The gel was stained with Coomassie Blue. The purity of the protein is greater than 85%.

  • • 蛋白均一结构及高纯度(>90%)经MALS验证

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The purity of Human MMP-9, His Tag (Cat. No. MM9-H5229) is more than 90% and the molecular weight of this protein is around 50-70 kDa verified by SEC-MALS. The purity of the protein is greater than 95% verified by SDS-PAGE.

  • • 高酶活

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参考文献:

1. Matrix Metalloproteinases Shape the Tumor Microenvironment in Cancer Progression

2. Insights Into the Role of Matrix Metalloproteinases in Cancer and its Various Therapeutic Aspects: A Review

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