ACS Nano | 同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院張兵波課題組在酶蛋白介導(dǎo)模擬仿生合成腫瘤微環(huán)境響應(yīng)型診療探針方面取得進(jìn)展
近年來，蛋白模擬仿生合成憑借其綠色、簡潔和易于多功能集成等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為腫瘤診療納米探針制備領(lǐng)域的一個重要分支。目前，已有多種蛋白作為模板仿生合成納米探針。然而，蛋白仿生合成后的原本蛋白功能或活性是否保持卻往往被忽視。有效保持蛋白活性并助力探針在體內(nèi)腫瘤診療應(yīng)用具有重要意義。
同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院張兵波課題組長期致力于蛋白仿生分子影像/治療探針的設(shè)計、制備及其在腫瘤診療中的應(yīng)用和相關(guān)機(jī)理研究。近年來，課題組先后開展了蛋白仿生修飾（Langmuir, 2012, 28, 16605； ACS Nano, 2018, 12, 4246）、蛋白仿生合成與仿生集成（ACS Nano, 2016, 10, 10245; Biomaterials, 2018, 161, 256）、蛋白仿生合成機(jī)制及其擴(kuò)展研究（Bioconjugate Chemistry, 2017, 28, 330）等一系列工作。
近日，該課題組首次利用辣根過氧化物酶（HRP）介導(dǎo)仿生合成超小Gd納米探針，同時仿生集成底物2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)，最終獲得Gd@HRPABTS 診療探針。他們發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后HRP的活性得到有效保持，并測試計算得到大約70%酶活性得以保持。隨后利用酶活性，將酶仿生合成與酶催化相結(jié)合，利用腫瘤組織富含的H2O2觸發(fā)HRP酶活性，并高效催化ABTS轉(zhuǎn)化成光敏性ABTS•＋，后者具有較強(qiáng)的近紅外光吸收能力，并能將光能高效轉(zhuǎn)化成熱量，實(shí)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的光聲成像與光熱治療，并全程利用Gd納米粒進(jìn)行MR成像引導(dǎo)。
圖1：Gd@HRPABTS 探針中HRP酶在H2O2環(huán)境中催化ABTS的實(shí)驗(yàn)研究
圖2：基于酶活性的Gd@HRPABTS 探針在腫瘤微環(huán)境中的特異性光聲成像及MR成像
圖3：基于酶活性的Gd@HRPABTS 探針體內(nèi)腫瘤特異性光熱治療研究
此項(xiàng)研究成果發(fā)表在ACS Nano（IF：13.709）上，并被評為當(dāng)期的副封面（Supplementary Cover）。本文第一作者為同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后楊維濤博士，通訊作者為同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院的張兵波博士。該工作是在同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬皮膚病醫(yī)院（籌）光醫(yī)學(xué)研究所以及生物醫(yī)學(xué)工程與納米科學(xué)研究院完成。該工作得到了復(fù)旦大學(xué)附屬公共衛(wèi)生臨床中心施裕新教授和石秀東博士的大力支持。本研究受到國家自然科學(xué)面上項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持。
圖4： 本研究工作被評為當(dāng)期的副封面圖（Supplementary Cover）
該論文信息為：Weitao Yang, Xiudong Shi, Yuxin Shi, Defan Yao, Shizhen Chen, Xin Zhou , Bingbo Zhang*, Beyond the Roles in Biomimetic Chemistry: An Insight into the Intrinsic Catalytic Activity of an Enzyme for Tumor-Selective Phototheranostics. ACS Nano, 2018, 12, 12169–12180.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b05797
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