仰大勇教授及合作者AFM：智能DNA网络在肿瘤部位捕获并破坏肿瘤区域的小胞外囊泡

近期，复旦大学/天津大学仰大勇教授与天津大学姚池教授、天津医院张春智主任医师合作，在开发基于核酸功能材料的疾病治疗新方法方面取得进展，发展了由多聚适配体和光动力单元组成的智能DNA网络，实现了对肿瘤区域小胞外囊泡的原位捕获和光动力破坏，有效地抑制了肿瘤发展，相关成果发表在材料化学领域权威期刊Advanced Functional Materials。博士生杨森和唐建普（现为复旦大学博士后）为共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金等资助支持。

细胞外囊泡（EV）是细胞释放的具有双分子层膜结构的微小囊泡，含有多种生物活性成分，包括DNA、RNA、脂质、代谢物和膜蛋白等。以外泌体（exosome）和核外颗粒体（ectosome）为代表的小细胞外囊泡（sEV）通过膜融合等方式在细胞间通信中发挥重要作用。肿瘤来源的sEV与肿瘤的发生和发展密切相关，主要体现在抑制免疫系统、增强炎症反应以及加速肿瘤细胞的增殖和迁移。抑制肿瘤来源sEV有望成为抑制肿瘤发展的新途径。sEV发挥功能依赖于局部浓度，通过药理学手段可以抑制细胞间sEV的分泌和摄取，然而肿瘤特异性差等问题使这些手段在治疗应用中限制较大。

研究团队开发了一种基于DNA智能网络的sEV陷阱（DNET），在肿瘤部位特异性捕获sEV，并通过光动力过程实现sEV破坏，抑制了sEV对肿瘤进程的促进作用。DNA网络由两条通过滚环扩增反应合成的超长DNA单链（DNA链1和DNA链2）组装而成。DNA链1含有多聚CD63适配体，可以特异性识别sEV膜表面的CD63蛋白。DNA链1和DNA链2都含有串联的G四链体序列，分别用于负载血红素（hemin）和光敏剂酞菁锌（ZnPc）。将DNET原位注射到肿瘤部位后，多聚适配体特异性识别并结合CD63蛋白，捕获肿瘤来源的CD63阳性sEV。随后，在660 nm激光照射下，DNET中级联光动力过程被触发，肿瘤微环境中的高浓度过氧化氢在hemin和ZnPc的级联催化下转化成单线态氧（ 1O 2），破坏DNET中捕获的sEV。在周期性激光照射下，生成的 1O 2不断破坏肿瘤部位的sEV，抑制sEV在肿瘤发展过程中的功能。在裸鼠胶质母细胞瘤（U87MG）皮下异种移植模型中，DNET对肿瘤的抑制率达到了73.10%。在斑马鱼放疗模型中，DNET显著地抑制放疗后胶质母细胞瘤的进展。因此该DNA智能网络策略有望成为配合放疗后抑制肿瘤复发的有效手段。

图1. 基于DNA智能网络的sEV陷阱通过原位捕获和破坏肿瘤来源sEV抑制胶质母细胞瘤的发展

仰大勇教授课题组以生物大分子DNA为研究主线，聚焦DNA生物功能材料化学组装，探究生命系统运行机制，探索重大疾病的诊断治疗新途径。

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原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202404900

来源：高分子科学前沿

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