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近期，天津大學化工學院仰大勇教授課題組在超分子自組裝DNA納米系統用于腫瘤細胞化學和基因協同調控方面取得新進展，相關成果發表在化學領域權威期刊Angewandte Chemie（德國應用化學）。天津大學化工學院李鳳副教授和研究生呂兆月為共同第一作者。研究得到國家自然科學基金等的資助支持。

  細胞內的氧化還原平衡是維持正常細胞代謝和功能的重要基礎。在腫瘤細胞內，由于基因突變造成代謝異常，活性氧水平高于正常細胞，通過外界刺激下更易于達到活性氧閾值，造成細胞損傷。Nrf2是調控氧化還原平衡的關鍵轉錄因子，可調控細胞內多種抗氧化酶的表達。利用基因藥物調控腫瘤細胞內Nrf2的表達，能夠增強腫瘤細胞氧化應激并抑制其生長，是一種極具潛力的腫瘤治療策略。如何開發安全高效的基因遞送體系并實現與其他治療方法的協同增強是該策略實現突破的關鍵。DNA是一種功能性生物大分子，具有分子識別性、序列可編程性以及可調的生物活性，且可與其他體系耦合實現多級次組裝，精準構筑智能型DNA功能材料，在核酸藥物遞送領域展現出良好的應用前景。

  仰大勇教授課題組構筑了一種超分子自組裝DNA納米系統，通過化學和基因協同調控增強腫瘤細胞的氧化應激，實現了對腫瘤的高效抑制和治療（圖1）。作者首先合成了兩親性碲醚（TeEG₂），并與Mn(II)配位形成復合物（Te/Mn），Te/Mn與膽固醇修飾的DNA共組裝生成具有類芬頓催化活性的DNA雜化納米膠束。錨定在納米膠束表面的DNA作為引發鏈觸發發卡DNA（H1和H2）進行級聯鉗式雜交鏈式反應（C-HCR），實現納米膠束界面上的DNA網絡動態組裝。發卡H2末端修飾ATP適配體，通過堿基互補配對與核酸藥物siNrf2連接，實現siNrf2在DNA網絡的高效負載。TeEG2具有出色的σ供電子能力，可促進電子從Mn(II)到H₂O₂的轉移，提高了Mn(II)對類芬頓反應的催化活性，在腫瘤細胞中產生大量高毒性?OH，實現對腫瘤細胞的化學調控。同時，在腫瘤細胞內ATP分子驅動下，DNA網絡中的ATP適配體發生變構，實現siNrf2的特異性可控釋放，下調轉錄因子Nrf2及其相關抗氧化酶的表達，實現對細胞的基因調控。體外和體內實驗均表明，基因調控可與化學調控協同作用顯著增強腫瘤細胞的氧化應激，從而抑制腫瘤細胞的生長。

圖1. 超分子自組裝 DNA 納米系統實現腫瘤細胞化學和基因的協同調控。A) 和B) 超分子自組裝DNA納米系統構建策略示意圖。C) DNA級聯組裝實現siRNA高效裝載。D) 細胞內siRNA特異性可控釋放，實現腫瘤細胞的化學和基因協同調控

  該工作報道的超分子自組裝DNA納米系統，為以腫瘤細胞氧化應激為靶標的治療策略提供了重要的材料化學基礎，有望推動精準醫療的發展。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202111900

  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：http://yanglab-dna.com/