中国海洋大学在酶催化纳米药物研究领域取得重要进展

　　本站讯 近日，中国海洋大学医药学院姜帅教授团队与食品科学与工程学院毛相朝教授团队联合德国马普高分子所Katharina Landfester教授，开发了基于酶催化反应的新型抗肿瘤纳米药物，研究成果以题为“Self-Sustained Biophotocatalytic Nano-Organelle Reactors with Programmable DNA Switches for Combating Tumor Metastasis”（具有可编程 DNA开关的自我维持生物光催化纳米反应器用于抑制肿瘤转移）发表于国际纳米领域顶尖期刊Advanced Materials。
　　肿瘤转移是导致癌症相关死亡的主要原因。迄今为止，针对肿瘤转移的有效治疗策略尚未取得显著突破。光动力疗法（PDT）因其独特的时空激活、非侵入性及较低的毒副作用，在多种癌症治疗中展现出巨大潜力。然而，PDT因光穿透深度有限，在治疗深层肿瘤转移病灶方面存在明显局限。此外，PDT过程中O₂的消耗会加剧肿瘤微环境的缺氧状态，缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）表达的上调，促进了肿瘤的侵袭和转移。
　　为克服上述限制，研究人员受活细胞区室化及位置组装策略的启发，开发了一种DNA门控的仿生纳米反应器，以实现针对肿瘤转移的高效、特异性催化治疗。该纳米反应器利用葡萄糖作为生物燃料生成H₂O₂，随后H₂O₂与高能发光分子鲁米诺反应，产生强烈的化学发光，实现无需外部光源刺激的化学能激发型PDT。同时，纳米反应器中共封装的血红蛋白不仅为葡萄糖生物转化和PDT提供O₂，还具有类过氧化物酶活性，进一步放大活性氧（ROS）的生成。重要的是，该纳米反应器的催化功能可通过DNA开关屏蔽，仅在肿瘤组织内通过核酸链置换反应按需激活，确保靶向治疗并最大限度降低脱靶效应。体内外实验表明，该纳米反应器可实现光和氧气自给自足，并能精准打击肿瘤，为治疗高度转移性癌症提供了一个极具前景的解决方案。上述受细胞启发的区室化封装策略能够灵活整合并协同递送多种模块，包括小分子、蛋白质和核酸，显著扩展了其在肿瘤代谢治疗、化学发光成像及协同基因治疗等领域的应用潜力。

仿生纳米反应器的合成过程和抗肿瘤机制示意图

　　中国海洋大学为该研究成果的第一完成单位和第一通讯作者单位，姜帅教授、毛相朝教授和Katharina Landfester教授为共同通讯作者，中国海洋大学医药学院博士研究生韩文帅为第一作者，相关工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的支持。
文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202415030

 姜帅教授（二排中）课题组合影