西北工業大學李林教授、傅莉教授和西北大學陳希教授等人,結合蛋白質口袋預測與光功能材料設計理念,提出基于蛋白限域熒光效應的“榫卯”二級組裝工程(TASE)策略,通過將功能性光敏染料引入白蛋白中組裝成光敏蛋白綴合物,有效調控染料激發態釋能途徑,提高其吸收光子的能量利用效率,實現光轉換和激活。相關研究成果發表在Biomaterials上。
臨床前研究表明,基于光子學診療已成功實現腫瘤光消融,為癌癥治療等再生生物醫學應用開辟了新途徑,但當前境況仍不盡理想。主要挑戰在于大多數相關系統受到多組分設計與合成復雜性、治療效率低、光活性變化、藥物攝取效果及生物安全性等問題的限制;特別是,導致光活性的超快事件的結構基礎及其光敏分子構象仍然難以捉摸,電子激發態下光敏藥物晶體結構尚未明確。更重要的是,光敏藥物缺乏與癌癥密切相關的亞細胞定位,極大地阻礙了對其抗腫瘤機制的全面闡釋。這些因素共同制約了光敏藥物在除特定皮膚病適應癥以外的廣泛臨床應用,尤其是鑒于對納米顆粒在器官、循環系統及腫瘤間相互作用機制的深層次理解尚待深化,進而阻礙了其作為高效癌癥診療手段工具的進一步發展。
光敏染料-蛋白綴合物通過“榫卯”結合方式,二次組裝成光敏蛋白復合物,使其能夠特異性靶向腫瘤組織,并在細胞器中實現精準積累,從而改善光敏藥物在患者體內的生物分布和藥代動力學,顯著降低治療閾值劑量,最大限度減少副作用并提高治療效果。研究表明,該光敏蛋白復合物通過PDT效應產生ROS,有效地抑制線粒體活性并損傷腫瘤血管,引發細胞的代謝和氧化應激危機,實現對實體瘤的有效光消融及抗腫瘤轉移。
蛋白限域熒光效應二級組裝工程(TASE)策略用于線粒體靶向光動力學治療示意圖。(課題組供圖)
相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122914
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