丝素蛋白增强的肽自组装水凝胶的制备及其在肿瘤类器官构建中的应用

摘要

癌症是威胁人类健康的重大疾病，传统肿瘤研究模型如细胞系、动物模型等存在显著局限性，开发新型研究模型成为迫切需求。肿瘤类器官技术可精准模拟肿瘤特征，但依赖成分复杂的Matrigel基质胶，模型稳定性和可重复性差。肽自组装水凝胶因生物相容性好、组分明确、可模拟天然胞外基质微结构等优势，成为Matrigel理想的替代材料。但其机械性能和生物稳定性较弱，难以满足类器官长期培养的需求。本工作创新性地将丝素蛋白引入肽自组装水凝胶体系以优化其性能，从而满足类器官培养对基质性能的要求：丝素蛋白掺杂可增强短肽分子间相互作用，提升水凝胶力学强度和生物稳定性，且不破坏其仿生的纳米纤维微结构。以该水凝胶培养胶质瘤类器官，一周内即可形成百微米级的类器官，并且类器官内细胞存活率高达90%。本研究为解决传统肿瘤类器官培养的基质材料问题提供了新方案，有望提升肿瘤类器官培养质量和稳定性，为肿瘤研究和精准医疗提供更可靠模型。

关键词

肽自组装 / 丝素蛋白 / 复合水凝胶 / 肿瘤类器官 / 力学性能

基金资助

国家自然科学基金资助项目(22277121,22072155,22307117,22407126); 中国科学院先导项目(XDB 0520300); 国家重点研发计划项目(2023YFC3904601); 生物药制备与递送全国重点实验室开放基金项目(2023KF-06);生物药制备与递送全国重点实验室部署项目(2024-FX-B-06)