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

  面向生命健康的重大需求，基因/化學動力學聯(lián)合治療是精準醫(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)揮效應等生化事件的精確啟動和順序控制是療效優(yōu)化的關鍵和挑戰(zhàn)。從材料化學的角度來看，DNA是能夠實現(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材料結構和功能的精準調控。進一步，利用特定的腫瘤微環(huán)境來啟動和控制DNA材料在細胞內的生化過程，能夠極大地提高治療模塊的耦合程度，降低對正常細胞或組織的損傷，從而提高治療效果。

  在這項研究中，團隊通過超長DNA單鏈和ZMF的可控組裝，合成了DNA納米復合體，在其中設計了兩個啟動和級聯(lián)線路。一方面，通過滾環(huán)擴增反應（rolling circle amplification，RCA）合成超長DNA單鏈，整合適配體和DNA酶功能序列，并負載ZMF作為類啟動子，通過響應腫瘤細胞內微環(huán)境，啟動“腫瘤靶向-材料裂解-切割靶RNA”的級聯(lián)反應，實現(xiàn)高效基因治療。另一方面，ZMF響應腫瘤微環(huán)境后，進一步發(fā)生“表面催化-Fenton反應”的級聯(lián)化學過程，通過干擾細胞氧化還原穩(wěn)態(tài)和削弱還原物質防御，實現(xiàn)高效化學動力學治療。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，具有臨床轉化的潛力。鑒于DNA具有豐富的功能序列，以及與多種無機材料兼容，可以方便地實現(xiàn)材料設計和可控組裝，以拓展至其他類型適應癥的治療，為推動精準醫(yī)學提供具有前景的材料體系。

圖1. DNA納米復合體實現(xiàn)基因/化學動力學聯(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