导读

近日，广东省科学院微生物研究所的研究团队在食品权威期刊《Carbohydrate Polymers》（IF=12.5）发表题为“Structural characterization and antitumor activity via immune modulation of an α-glucan from Grifola frondosa”的研究性论文。该论文由广东省科学院微生物研究所和华南理工大学完成，吴清平院士、胡惠萍高工和李向敏副研究员为该论文的通讯作者。

乳腺癌仍是女性中最常见的恶性肿瘤，也是全球癌症相关死亡的主要原因之一。主要治疗手段包括手术、放射治疗以及全身治疗方法，如化疗、激素治疗、免疫治疗以及靶向治疗。尽管这些治疗手段已改善了患者预后，但仍受限于毒性反应及疾病控制不彻底的问题。这一局限性凸显了亟需开发毒性更低且具有更强免疫调节潜能的新治疗方法。

羽衣菇（Grifola frondosa）是一种珍贵的食用及药用真菌，其多糖是关键的生物活性成分，但具体同源效应因子的鉴定及其详细的免疫调节机制仍是研究的关键焦点。本研究通过系统性纯化从舞茸子实体中分离出多糖组分，并鉴定出负责抑制乳腺癌的主要生物活性多糖。一种新型均质多糖 GFI-21α 被确定为主要效应因子。结构表征表明，GFI-21α 是一种高分子量 α-(1→4)-D-葡聚糖主链，具有 →3,6) 和 →4,6) 连接的支点，其 O-6 位点被短的 →3)-α-D-Glcp- (1→4)侧链。所有分离出的多糖组分在体外均未表现出直接细胞毒性。然而，体内实验表明，GFI-21α能显著抑制肿瘤生长。其疗效显著优于临床对照药物β-葡聚糖（ lentinan），且未引起明显毒性。从作用机制上看，与β-葡聚糖通常相关的先天免疫调节作用不同，GFI-21α与增强的肿瘤内CD8 T细胞应答及IFN-γ相关的细胞毒性效应活性相关。这些发现确立了GFI-21α作为一种具有强效抗肿瘤活性的结构独特的α-葡聚糖，支持其作为癌症免疫疗法候选药物的潜力。

在本研究中，我们通过对GFI-21α（一种被鉴定为主要效应成分的结构明确的α-葡聚糖）进行系统性纯化和鉴定，证实了羽衣甘蓝在乳腺癌中的抗肿瘤潜力。结构分析表明，GFI-21α具有α-(1→4)连接的D-葡聚糖主链，短→3)-α-D-Glcp-(1→)侧链连接于O-6位，并具有→3,6−/→4,6-α-D-Glcp分支点。这种独特的α-葡聚糖在体内表现出优于临床使用的β-葡聚糖 lentinan 的抗肿瘤功效，且无直接细胞毒性作用。通过高通量测序进行的机制研究和实验验证表明，其活性是通过特异性免疫调节介导的，主要涉及 CD8 T 细胞的激活以及 IFN-γ–穿孔素/颗粒酶信号轴的参与。这些发现为将羽衣甘蓝多糖作为潜在免疫治疗剂进行转化开发提供了有力证据和坚实的结构基础。

研究亮点

★分离鉴定出高纯度多糖GFI-21α，主链为α-(1→4)-D-葡聚糖并含独特短侧链。

★12.5 mg/kg剂量下肿瘤抑制率达70.6%，显著优于临床对照香菇多糖。

★与β-葡聚糖的先天免疫不同，其作用与增强CD8+ T细胞浸润及IFN-γ相关杀伤活性密切相关。

★体外对肿瘤细胞无直接杀伤作用，证实其通过免疫调节间接发挥抗肿瘤效应。

★在有效剂量下未观察到明显的肝、肾、心脏毒性及体重影响。

研究结论与意义

★本研究不仅将GFI-21α定义为一种新型多糖，更将其界定为一类独特的真菌免疫调节剂，该物质将治疗前景拓展到了传统β-葡聚糖之外。我们的研究结果表明，GFI-21α的抗肿瘤效应与其增强的肿瘤内CD8 T细胞应答及IFN-γ相关的细胞毒性效应器活性有关，这与穿孔素-颗粒酶相关免疫程序的参与相一致。这种以适应性免疫为中心的特征，为GFI-21α在低剂量下相比临床标准药物云芝素具有更强的效力提供了合理的解释。尽管有这些令人鼓舞的发现，仍有两个关键局限性亟待解决。首先，GFI-21α与宿主细胞表面受体之间的精确分子相互作用尚未被阐明。其次，该大分子在体内的代谢稳定性和药代动力学命运目前尚不清楚。因此，未来的研究将优先确定具体的受体靶点，并评估GFI-21α与免疫检查点抑制剂联合使用的效果，旨在为乳腺癌开发精准免疫治疗策略。

图文赏析

图1 图文摘要

图2 G. frondosa 多糖的分离及其抗乳腺癌活性的评价。(A) 从羽衣菇子实体中提取粗多糖（GFI）并经分馏获得GFI-2的工作流程。(B) GFI经0.1 M NaCl洗脱的DEAE-Sepharose洗脱谱及多糖含量曲线，从中获得GFI-2馏分。(C) 采用50 mg/kg剂量在小鼠乳腺癌模型中比较GFI与GFI-2抗肿瘤效力的体内研究示意图，n=5。(D) 治疗期间的体重监测。(E) 治疗期间的肿瘤体积监测。(F) 各组肿瘤重量。(G) 各组脾脏指数。(H) 各组胸腺指数。(I) 肿瘤组织的H&E染色。

图3 GFI-2的分离与纯化及各组分的初步表征。(A) GFI-2的分馏示意图，用于获得GFI-21α、GFI-21β和GFI-22。 (B) GFI-2的洗脱曲线及其多糖含量曲线，从中获得GFI-21α、GFI-21β和GFI-22分馏组分。(C) 各多糖分馏物的HPGPC色谱图。(D) 绿藻多糖分馏物的收率、总多糖含量及蛋白质含量。(E) 分馏物的紫外-可见光谱。(F) 分馏物的傅里叶变换红外光谱。

图4 G. frondosa 多糖的体外和体内抗乳腺癌活性。(A) 多糖分馏物对 4T1 细胞增殖的影响。(B) 多糖对 MDA-MB-231 细胞增殖的影响。(C) 采用12.5 mg/kg剂量在小鼠乳腺癌模型中比较多糖抗肿瘤效力的体内研究示意图，n = 7。(D) 治疗期间的体重变化。(E) 治疗期间的肿瘤体积变化。(F) 各组终点时肿瘤的代表性图示及肿瘤重量。(G) 肿瘤组织的H&E染色图。

图5 G. frondosa 多糖在 25 mg/kg 剂量下的体内抗肿瘤功效。(A) 体内研究示意图，比较了在小鼠乳腺癌模型中 25 mg/kg 剂量下多糖的抗肿瘤功效，n = 7。(B) 治疗期间的体重变化。(C) 治疗期间的肿瘤体积。 (D) 各组终点时肿瘤的代表性图示及肿瘤重量。 (E) 肿瘤组织的H&E染色。

图6 GFI-21α的理化表征。(A) 单糖标准品（1：岩藻糖；2：半乳胺；3：鼠李糖；4：阿拉伯糖；5：葡萄糖胺；6：半乳糖；7：葡萄糖； 8: N-乙酰-D-葡萄糖胺；9: 木糖；10: 甘露糖；11: 果糖；12: 核糖；13: 半乳糖醛酸；14: 古洛糖醛酸；15: 葡萄糖醛酸；16: 甘露糖醛酸）及 GFI-21α 经衍生化后的组成。(B) GFI-21α的XRD图。 (C) GFI-21α的热重分析（TGA）、导热重分析（DTG）及差示扫描量热法（DSC）结果。 (D) GFI-21α的动态光散射（DLS）粒径分布。 (E) GFI-21α的zeta电位。(F) GFI-21α的扫描电子显微镜（SEM）图像（500×、2000×）。(G) GFI-21α的原子力显微镜（AFM）图像。

图7 GFI-21α的甲基化分析。(A) GFI-21α甲基化分析所得部分甲基化乙酸醛糖（PMAA）的GC–MS总离子图（TIC）。(B) 对应GFI-21α已鉴定出的七种糖苷键类型的PMAA衍生物的代表性质谱图。

图8 GFI-21α的核磁共振谱图及其推测结构。(A) 1H NMR谱图。(B) 13C NMR谱图。(C) HSQC谱图。(D) 1H-C单键COSY谱图。(E) NOESY谱图。(F) GFI-21α的推测结构。

图9 GFI-21α抗肿瘤活性的转录组学及机制分析。(A) 对对照组和小鼠GFI-21α处理组肿瘤组织进行RNA-seq的示意图。(B) 显示各组样本分离情况的主成分分析(PCA)。(C) 所有表达基因的火山图。(D) 差异表达基因(DEGs)的GO富集分析。(E) 差异表达基因(DEGs)的KEGG通路富集分析。(F) 按网络中心性排序的前10个枢纽基因。(G) 差异表达基因（DEGs）的基因集富集分析（GSEA）。(H) 实时定量PCR（RT-qPCR）及(I) 免疫组化（IHC）验证肿瘤组织中选定靶基因（Ifng、Prf1、Gzma、Gzmb）的表达。

原文链接https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2026.125254