天津大学仰大勇团队Angew Chem：DNA纳米复合体用于基因/化学动力学联合治疗

近期，天津大学化工学院仰大勇教授团队合成含有级联DNA酶和类启动子锌锰铁氧体（ZMF）的DNA纳米复合体，并用于基因/化学动力学联合治疗，研究成果发表在Angewandte Chemie（德国应用化学）。这一研究工作面向精准医疗的应用需求，通过DNA序列的精巧设计，实现生化过程的精确启动和治疗模块的可控顺序释放，提高基因和化学动力学联合治疗的效率。姚池副教授和硕士研究生齐赫东（现为中科院化学所博士生）为共同第一作者。研究得到国家自然科学基金等资助支持。

面向生命健康的重大需求，基因/化学动力学联合治疗是精准医疗取得突破的重要方向。联合治疗过程中，靶向、富集、启动治疗和发挥效应等生化事件的精确启动和顺序控制是疗效优化的关键和挑战。从材料化学的角度来看，DNA是能够实现序列精确排列的生物活性大分子，通过序列编程可以实现DNA材料结构和功能的精准调控。进一步，利用特定的肿瘤微环境来启动和控制DNA材料在细胞内的生化过程，能够极大地提高治疗模块的耦合程度，降低对正常细胞或组织的损伤，从而提高治疗效果。

在这项研究中，团队通过超长DNA单链和ZMF的可控组装，合成了DNA纳米复合体，在其中设计了两个启动和级联线路。一方面，通过滚环扩增反应（rolling circle amplification，RCA）合成超长DNA单链，整合适配体和DNA酶功能序列，并负载ZMF作为类启动子，通过响应肿瘤细胞内微环境，启动“肿瘤靶向-材料裂解-切割靶RNA”的级联反应，实现高效基因治疗。另一方面，ZMF响应肿瘤微环境后，进一步发生“表面催化-Fenton反应”的级联化学过程，通过干扰细胞氧化还原稳态和削弱还原物质防御，实现高效化学动力学治疗。这一材料体系在小鼠乳腺癌皮下瘤模型的治疗中取得了显著效果，同时对正常组织有良好的生物安全性，具有临床转化的潜力。鉴于DNA具有丰富的功能序列，以及与多种无机材料兼容，可以方便地实现材料设计和可控组装，以拓展至其他类型适应症的治疗，为推动精准医学提供具有前景的材料体系。

图1. DNA纳米复合体实现基因/化学动力学联合治疗

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202113619

仰大勇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与智能制造，并用于生命分析和疾病治疗。

课题组主页：yanglab-dna.com