——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
近日,中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心研究員李樂樂課題組與中科院院士趙宇亮課題組合作,在DNA納米醫(yī)用器件的精準(zhǔn)調(diào)控和腫瘤診療方面取得新進(jìn)展。研究成果發(fā)表于Science Advances(2020, 6, eaba9381)。
生物識(shí)別是生命分析化學(xué)、疾病診斷和藥物遞送等領(lǐng)域的核心問題之一。例如,生物傳感器是通過對(duì)特定分析物的識(shí)別以及可量化信號(hào)的輸出實(shí)現(xiàn)生物檢測(cè)和疾病診斷;對(duì)于生物成像和治療應(yīng)用,診療體系往往需通過特異性識(shí)別病灶部位特定受體以實(shí)現(xiàn)靶向性成像和藥物遞送,提高成像“信-噪”比并減少毒副作用。近年來,具有優(yōu)良生物識(shí)別能力的功能性DNA分子被用于設(shè)計(jì)智能醫(yī)用納米器件,以期望在活體內(nèi)完成特定高精度任務(wù),如生物傳感和成像、分子信息計(jì)算、可控藥物運(yùn)輸。然而,這些納米器件所識(shí)別的受體靶標(biāo)并不是疾病組織所獨(dú)有的,且在任務(wù)執(zhí)行過程中不具備時(shí)間上的可控性,從而削弱了診療應(yīng)用的特異性和精準(zhǔn)性。目前,如何在時(shí)間和空間上調(diào)控納米器件的生物識(shí)別功能以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的生物應(yīng)用仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
在前期工作中,李樂樂課題組首次提出了利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光遠(yuǎn)程操控生物傳感以實(shí)現(xiàn)“時(shí)-空”可控生物檢測(cè)的概念性方法(J. Am. Chem. Soc. 2018. 140, 578),并拓展實(shí)現(xiàn)了多種重要生物標(biāo)志物的“時(shí)-空”可控精準(zhǔn)檢測(cè)和診療應(yīng)用(J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7056;Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14877;Nat. Commun. 2019, 10, 2839)。在此基礎(chǔ)上,該工作提出并驗(yàn)證了利用外源性上轉(zhuǎn)換發(fā)光技術(shù)操控DNA納米器件識(shí)別功能的新概念,以提高其對(duì)腫瘤細(xì)胞的靶向特異性;進(jìn)而構(gòu)建了正交近紅外光驅(qū)動(dòng)的DNA納米器件,實(shí)現(xiàn)了“時(shí)-空”可控的腫瘤靶向和精準(zhǔn)治療。該DNA納米器件是通過將設(shè)計(jì)的DNA適配體模塊和光敏劑可控組裝于上轉(zhuǎn)換納米顆粒表面而構(gòu)建。該上轉(zhuǎn)換納米顆粒在兩束不同波長(zhǎng)的近紅外光激發(fā)下產(chǎn)生正交的紫外光和可見光,分別用以激活適配體的生物識(shí)別活性和激發(fā)光敏劑產(chǎn)生活性氧,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)程序性的腫瘤精準(zhǔn)靶向和光動(dòng)力治療。而且,該DNA納米器件可與免疫檢查點(diǎn)阻斷療法相結(jié)合,通過促進(jìn)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的腫瘤浸潤(rùn),在荷瘤小鼠中引起協(xié)同效應(yīng)和遠(yuǎn)端效應(yīng),實(shí)現(xiàn)對(duì)治療無法企及的遠(yuǎn)端腫瘤的抑制。該工作為實(shí)現(xiàn)外源性工具控制DNA納米器件在活體內(nèi)的功能和行為邁出了新一步。
國家納米中心博士生狄正晗、博士劉蓓和副研究員趙健為該論文的共同第一作者;李樂樂和趙宇亮為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委和國家高層次青年人才計(jì)劃的支持。
正交可調(diào)控的DNA納米器件實(shí)現(xiàn)“時(shí)-空”可控的生物識(shí)別和腫瘤精準(zhǔn)診療
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