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探索·收获!鞠熀先课题组提出早期癌症的精准治疗方法

912    2020-08-21    发布者:中国测试杂志社    来源:南京大学新闻网

光动力治疗(PDT)是一种通过光敏剂产生活性氧来诱导癌细胞凋亡的癌症治疗方法,可对多种癌症进行非侵入性治疗。由于肿瘤早期表现出特定microRNA(miRNA)的异常高表达,miRNA响应激活的光敏剂在光动力治疗中引起关注。然而,体循环中的RNA会在负载光敏剂的纳米探针到达肿瘤细胞前引起非特异性激活,引起对正常组织器官的毒副作用。因此,开发外部开关来调控miRNA响应的光敏剂激活,是实现精准PDT的关键。

上转换纳米粒子(UCNPs)可以在近红外光下发射紫外/可见光。我校生命分析化学国家重点实验室鞠熀先教授研究团队近年来利用UCNPs的这一性质,提出了用于癌症基因治疗的上转换纳米胶囊(Biomaterials 2018, 163, 55)与上转换纳米"洋葱"(Biomaterials 2019, 225, 119501)、化疗的偶氮苯-DNA纳米泵(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18207)和PDT的"能量集中域"策略(Angew. Chem. Int. Ed. 2019,58, 12117),提升了UCNPs的能量转移效率与发光强度,改善了癌症基因治疗、化疗和PDT的治疗效率。

近期,该研究组针对体循环中RNA干扰miRNA响应激活光敏剂的问题,利用其设计的光响应性DNA纳米梳,研制了一种近红外光调控的miRNA放大器,并结合UCNPs的近红外光激发、多短波长发射的性质实现了早期癌症的精准光动力治疗。DNA纳米梳由"光拉链"保护的发夹H0和特定的发夹H1与H2交替组装在长链DNA骨架上构成,它通过共价连接修饰在核壳UCNPs(NaYF4:Tm,Yb,Gd@NaYF4:Nd,Yb)表面(图1)。三种发卡均标记有光敏剂PPa'(焦脱镁叶绿酸-a的衍生物)以及对应的猝灭剂(BHQ)。在808 nm激光照射下,UCNPs发射出紫外光,切断"光拉链"使其脱落,从而暴露出miRNA-21识别区域。该区域在癌细胞过表达的miRNA-21作用下发生级联杂交反应,放大激活发卡中修饰的光敏剂PPa',在UCNPs同时发射的蓝光激发下产生活性氧,以实现早期癌症的高效精准PDT。体外实验证明,"光拉链"可成功封闭miRNA-21的识别区域,在近红外光下,miRNA-21可以有效触发级联杂交反应及其放大效应。细胞与活体实验证明,该miRNA放大器可以有效抑制癌细胞的增殖以及小鼠体内早期肿瘤的生长。因此,该策略在早期癌症的精准治疗中具有很好的应用前景。

图1. 近红外光调控的miRNA放大器对早期癌症的精准PDT原理图。

上述相关成果已以“Near-Infrared Photo-Switched MicroRNA Amplifier for Precise Photodynamic Therapy of Early-Stage Cancers”为题于8月14日在Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202009263)在线发表。博士生张玥和研究助理陈伟伟为该工作的共同第一作者,鞠熀先教授和刘颖教授为共同通讯作者。



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