近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心丁寶全團隊在基于DNA折紙結(jié)構(gòu)酶級聯(lián)反應(yīng)器的腫瘤化動力治療研究方面取得進展。相關(guān)研究成果以A DNA origami–based enzymatic cascade nanoreactor for chemodynamic cancer therapy and activation of antitumor immunity為題，在線發(fā)表在《科學(xué)進展》（Science Advances）上。
基于分子自組裝的DNA納米結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)精確可控、易于化學(xué)修飾、生物可降解等特點，是有潛力的納米載體，在藥物靶向運輸、可控釋放、多種藥物協(xié)同運輸治療等方面展現(xiàn)出應(yīng)用前景。
基于活性氧（ROS）的腫瘤療法如光動力療法、聲動力療法、化學(xué)動力學(xué)療法等備受關(guān)注。腫瘤細胞對氧化應(yīng)激的敏感性高于正常細胞，使得腫瘤細胞更易受到活性氧介導(dǎo)的損傷。相比于光動力學(xué)治療和聲動力學(xué)治療，化學(xué)動力學(xué)療法不依賴腫瘤內(nèi)部的氧氣，無需光照、超聲等外界干預(yù)，是微創(chuàng)且適用于組織深處腫瘤治療的方法。
化學(xué)動力學(xué)療法以破壞氧化還原穩(wěn)態(tài)為中心，利用芬頓反應(yīng)將細胞內(nèi)的過氧化氫轉(zhuǎn)化為細胞毒性的活性氧，從而殺滅腫瘤細胞。但是，化學(xué)動力學(xué)療法的治療效果受到多種因素限制。
為克服上述限制，該團隊設(shè)計并構(gòu)筑了基于DNA折紙的酶級聯(lián)納米反應(yīng)器，用于化學(xué)動力學(xué)療法腫瘤治療與抗腫瘤免疫激活。酶級聯(lián)納米反應(yīng)器中多個酶的距離和排列是影響酶級聯(lián)反應(yīng)效率的關(guān)鍵因素。為提高酶級聯(lián)反應(yīng)效率，酶級聯(lián)系統(tǒng)中多種酶的分布通常被限制在納米量級，局部高濃度的酶和底物可增加酶級聯(lián)反應(yīng)的整體活性。該團隊通過在同一個DNA折紙納米結(jié)構(gòu)表面裝載具有葡萄糖氧化酶活性的金納米顆粒和過氧化物酶活性的氧化鐵納米團簇，來構(gòu)筑酶級聯(lián)納米反應(yīng)器，可精確控制兩種酶的位置和距離，提高酶級聯(lián)納米反應(yīng)器的整體催化活性及穩(wěn)定性。該酶級聯(lián)納米反應(yīng)器可以協(xié)同促進過氧化氫生成、谷胱甘肽消耗，降低pH值，利于提高芬頓反應(yīng)效率，產(chǎn)生大量ROS，增強化學(xué)動力學(xué)療法的效果。同時，該團隊設(shè)計構(gòu)建的酶級聯(lián)納米反應(yīng)器經(jīng)過靶向修飾，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的細胞攝取，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、鐵凋亡和免疫原性細胞死亡，實現(xiàn)抗腫瘤治療效果。研究顯示，在小鼠模型中，靜脈注射該酶級聯(lián)納米反應(yīng)器可以促進樹突狀細胞成熟，觸發(fā)適應(yīng)性免疫應(yīng)答，抑制腫瘤生長。
該團隊開發(fā)的酶級聯(lián)納米反應(yīng)器，有望實現(xiàn)多種納米酶及治療組件的共同精準(zhǔn)組裝與集成，展現(xiàn)出聯(lián)合腫瘤治療的潛力。
研究工作得到國家重點研發(fā)計劃“納米前沿”重點專項、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）等的支持。
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基于DNA折紙的酶級聯(lián)納米反應(yīng)器的設(shè)計構(gòu)建與治療機制
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