天津大学仰大勇课题组Nano Letters：DNA纳米复合物用于近红外光增强的脱氧核酶介导基因治疗

近期，天津大学化工学院仰大勇教授课题组在Nano Letters（纳米快报）上发表DNA纳米复合物用于近红外光增强的脱氧核酶介导基因治疗。研究得到国家自然科学基金等资助支持。

核酸药物可实现对基因的高效精准调控，有望在基因水平调控细胞功能，用于重大疾病治疗。脱氧核酶（DNAzyme）作为新型核酸药物，具有稳定性高和相对成本低的特点，近年来受到广泛关注。DNAzyme是一种具有催化功能的DNA分子，能够特异性识别并催化切割靶标信使RNA （mRNA），调控靶标基因表达，在肿瘤基因治疗领域表现出良好的应用前景。DNAzyme催化效率受多种因素影响，例如辅因子浓度和温度等。体内环境复杂，辅因子浓度低，DNAzyme在体内的催化活性难以调控，限制了DNAzyme的应用。

仰大勇教授课题组报道了一种具有光热转换效应的DNA纳米复合物（DP-PM），可通过光控策略调控DNAzyme的体内催化性能，增强肿瘤基因治疗效果（图1）。作者利用DNA滚环扩增技术制备了一种含有大量DNAzyme重复序列的DNA纳米组装体（DP）；利用盐酸多巴胺与高锰酸钾的氧化还原反应，合成了具有聚多巴胺涂层的二氧化锰纳米粒子（PM）。PM通过π~π堆积和氢键作用力在DP表面组装，形成球形DNA纳米复合物DP-PM。DP-PM具有良好的pH和温度稳定性，响应细胞内高浓度谷胱甘肽，释放出大量金属离子Mn²⁺。Mn²⁺离子作为辅因子激活DNAzyme催化活性，对靶标Egr-1 mRNA进行特异性识别和切割，降低早期生长因子Egr-1的表达，从而抑制肿瘤细胞增殖。另一方面，聚多巴胺是性能优异的光热转换材料，可将近红外光转化成热能，使肿瘤部位温度升高，从而提高DNAzyme的催化活性，增强DNAzyme介导的基因治疗效果。小鼠活体实验显示，聚多巴胺引起的热效应会引起肿瘤细胞热应激，与DNAzyme介导的基因治疗起到协同抗肿瘤效果。

图1.  A) 和B）DNA纳米复合物的制备过程示意图；C）近红外光照射下，肿瘤细胞内DNAzyme基因调控和治疗示意图

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.1c01727

仰大勇教授课题组以生物大分子DNA为研究主线，聚焦DNA生物功能材料智能制造，利用材料化学的手段理解生命系统运行机制，探索重大疾病的诊断治疗新途径。

课题组主页：http://yanglab-dna.com/

本文由作者投稿。