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  近期，天津大學(xué)化工學(xué)院仰大勇教授團(tuán)隊合成含有級聯(lián)DNA酶和類啟動子鋅錳鐵氧體（ZMF）的DNA納米復(fù)合體，并用于基因/化學(xué)動力學(xué)聯(lián)合治療，研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie（德國應(yīng)用化學(xué)）。這一研究工作面向精準(zhǔn)醫(yī)療的應(yīng)用需求，通過DNA序列的精巧設(shè)計，實現(xiàn)生化過程的精確啟動和治療模塊的可控順序釋放，提高基因和化學(xué)動力學(xué)聯(lián)合治療的效率。姚池副教授和碩士研究生齊赫東（現(xiàn)為中科院化學(xué)所博士生）為共同第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金等資助支持。

  面向生命健康的重大需求，基因/化學(xué)動力學(xué)聯(lián)合治療是精準(zhǔn)醫(yī)療取得突破的重要方向。聯(lián)合治療過程中，靶向、富集、啟動治療和發(fā)揮效應(yīng)等生化事件的精確啟動和順序控制是療效優(yōu)化的關(guān)鍵和挑戰(zhàn)。從材料化學(xué)的角度來看，DNA是能夠?qū)崿F(xiàn)序列精確排列的生物活性大分子，通過序列編程可以實現(xiàn)DNA材料結(jié)構(gòu)和功能的精準(zhǔn)調(diào)控。進(jìn)一步，利用特定的腫瘤微環(huán)境來啟動和控制DNA材料在細(xì)胞內(nèi)的生化過程，能夠極大地提高治療模塊的耦合程度，降低對正常細(xì)胞或組織的損傷，從而提高治療效果。

  在這項研究中，團(tuán)隊通過超長DNA單鏈和ZMF的可控組裝，合成了DNA納米復(fù)合體，在其中設(shè)計了兩個啟動和級聯(lián)線路。一方面，通過滾環(huán)擴(kuò)增反應(yīng)（rolling circle amplification，RCA）合成超長DNA單鏈，整合適配體和DNA酶功能序列，并負(fù)載ZMF作為類啟動子，通過響應(yīng)腫瘤細(xì)胞內(nèi)微環(huán)境，啟動“腫瘤靶向-材料裂解-切割靶RNA”的級聯(lián)反應(yīng)，實現(xiàn)高效基因治療。另一方面，ZMF響應(yīng)腫瘤微環(huán)境后，進(jìn)一步發(fā)生“表面催化-Fenton反應(yīng)”的級聯(lián)化學(xué)過程，通過干擾細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)和削弱還原物質(zhì)防御，實現(xiàn)高效化學(xué)動力學(xué)治療。這一材料體系在小鼠乳腺癌皮下瘤模型的治療中取得了顯著效果，同時對正常組織有良好的生物安全性，具有臨床轉(zhuǎn)化的潛力。鑒于DNA具有豐富的功能序列，以及與多種無機(jī)材料兼容，可以方便地實現(xiàn)材料設(shè)計和可控組裝，以拓展至其他類型適應(yīng)癥的治療，為推動精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)提供具有前景的材料體系。

圖1. DNA納米復(fù)合體實現(xiàn)基因/化學(xué)動力學(xué)聯(lián)合治療

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202113619

  仰大勇課題組以生物大分子DNA為研究主線，聚焦DNA生物功能材料化學(xué)組裝與智能制造，并用于生命分析和疾病治療。

  課題組主頁：yanglab-dna.com