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蘇州大學何學文教授團隊和香港中文大學（深圳）唐本忠院士團隊ACS Nano:可用于靶向識別、成像示蹤和高效消除胞內細菌感染的聚集誘導發光-噬菌體-DNA納米生物偶聯物

2024-01-20 來源：高分子科技

胞內細菌感染因為其能逃避細胞和機體的免疫清除以及嚴重的耐藥性問題，對人類的生命健康造成了嚴重的威脅。因此對付胞內細菌感染面臨著嚴峻的挑戰。為此，研究人員最近開發了一種基于聚集誘導發光光敏劑以及核酸修飾的多功能活性噬菌體偶聯物，此偶聯物具有經典的核酸納米球結構，能夠快速地進入哺乳動物細胞，進而特異性地識別胞內感染的細菌，并對其進行熒光點亮標記成像。同時，借助聚集誘導發光光敏劑的優異的光動力活性和噬菌體對宿主細菌本身的侵染性能，可以對細胞內靶標細菌進行高效地協同殺傷，并恢復受感染細胞的活性。這樣一種多功能的活性噬菌體偶聯物為對付嚴重的胞內細菌感染提供了一種全新的策略，非常有潛力適用于開發成對抗胞內細菌感染的新型藥物，以及胞內細菌感染引起的相關疾病的研究與診斷治療。

圖1 活性噬菌體納米偶聯物用于胞內細菌的特異性靶向標記和協同殺滅的示意圖

近期，蘇州大學材料與化學化工學部何學文教授團隊和香港中文大學（深圳）唐本忠院士團隊提出了一種基于聚集誘導發光光敏劑與核酸共同修飾的新型多功能活性噬菌體納米偶聯物(MS2-DNA-AIEgen)用于細胞內細菌成像和消除的新策略。該噬菌體納米偶聯物由聚集誘導發光光敏劑(AIEgen)和DNA序列共同修飾而得，不僅可以特異性地靶向標記胞內的感染細菌，而且在外界白光照射下，激發產生的ROS還可以有效地殺滅胞內細菌并恢復受感染細胞的活性。（圖1）。噬菌體作為納米偶聯物的基礎，保持了對宿主細菌特異性的靶向識別和標記的能力。將DNA序列共價修飾到噬菌體外殼蛋白的表面，使噬菌體偶聯物轉化為經典的核酸納米球結構，從而使其可以快速穿透被感染細胞的細胞膜、在細胞內導航并最終靶向富集到胞內感染的細菌表面。AIEgens具有獨特的熒光性質，可以發出明亮的熒光信號。當AIEgens與噬菌體偶聯后，可以在噬菌體的引導下，對細胞內細菌進行熒光標記和成像觀察。隨后，在白光照射下，通過原位產生ROS，高效殺傷胞內細菌，并恢復受感染細胞的活性。此外，對于細菌感染的糖尿病傷口模型，作者觀察到噬菌體納米偶聯物也能夠獲得很好的殺菌與促進傷口愈合的效果，同時也能激發受感染細胞以及體內的免疫活力。（圖2）。這些研究結果表明，作者構建的新型多功能MS2-DNA-AIEgen納米生物偶聯物結合了噬菌體的特異性靶向能力、核酸納米球結構的快速細胞膜穿透能力和AIEgen光敏劑的卓越熒光成像和光動力活性，可協同成像和消滅胞內細菌。該項研究為處理胞內細菌感染提供了一條有效的途徑，對胞內細菌感染相關疾病的診斷和治療具有巨大的潛力。

圖2 納米生物偶聯物對感染糖尿病小鼠的體內抗菌效果和創面愈合率評價

該工作以“Aggregation-Induced Emission-Armored Living Bacteriophage-DNA Nanobioconjugates for Targeting, Imaging, and Efficient Elimination of Intracellular Bacterial Infection”為題發表在《ACS Nano》上。文章第一作者是蘇州大學材料與化學化工學部張靜博士生；通訊作者為蘇州大學材料與化學化工學部何學文教授和香港中文大學（深圳）唐本忠教授。

該工作是團隊近期關于新型多功能噬菌體偶聯物研究的最新進展之一。在之前的研究工作中，作者曾通過共價偶聯反應將噬菌體與聚集誘導發光光敏劑(AIEgen)相連，合成了AIEgen—噬菌體生物偶聯物(J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 3959?3969)，用于胞外細菌的靶向標記和成像檢測以及有害細菌的特異性清除。該研究在此基礎上進一步拓展，針對難以解決的細胞內細菌感染問題，構建了一種多功能的基于聚集誘導發光光敏劑以及核酸修飾的噬菌體偶聯物，用于細胞內細菌的精準成像與高效殺滅。此工作為對抗胞內細菌感染以及由此引起的相關疾病的研究與診療提供了一種全新的思路。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c09695

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（責任編輯：xu）

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