西北工業(yè)大學(xué)李林教授、傅莉教授和西北大學(xué)陳希教授等人，結(jié)合蛋白質(zhì)口袋預(yù)測與光功能材料設(shè)計理念，提出基于蛋白限域熒光效應(yīng)的“榫卯”二級組裝工程（TASE）策略，通過將功能性光敏染料引入白蛋白中組裝成光敏蛋白綴合物，有效調(diào)控染料激發(fā)態(tài)釋能途徑，提高其吸收光子的能量利用效率，實現(xiàn)光轉(zhuǎn)換和激活。相關(guān)研究成果發(fā)表在Biomaterials上。
臨床前研究表明，基于光子學(xué)診療已成功實現(xiàn)腫瘤光消融，為癌癥治療等再生生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用開辟了新途徑，但當(dāng)前境況仍不盡理想。主要挑戰(zhàn)在于大多數(shù)相關(guān)系統(tǒng)受到多組分設(shè)計與合成復(fù)雜性、治療效率低、光活性變化、藥物攝取效果及生物安全性等問題的限制；特別是，導(dǎo)致光活性的超快事件的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及其光敏分子構(gòu)象仍然難以捉摸，電子激發(fā)態(tài)下光敏藥物晶體結(jié)構(gòu)尚未明確。更重要的是，光敏藥物缺乏與癌癥密切相關(guān)的亞細(xì)胞定位，極大地阻礙了對其抗腫瘤機制的全面闡釋。這些因素共同制約了光敏藥物在除特定皮膚病適應(yīng)癥以外的廣泛臨床應(yīng)用，尤其是鑒于對納米顆粒在器官、循環(huán)系統(tǒng)及腫瘤間相互作用機制的深層次理解尚待深化，進而阻礙了其作為高效癌癥診療手段工具的進一步發(fā)展。
光敏染料-蛋白綴合物通過“榫卯”結(jié)合方式，二次組裝成光敏蛋白復(fù)合物，使其能夠特異性靶向腫瘤組織，并在細(xì)胞器中實現(xiàn)精準(zhǔn)積累，從而改善光敏藥物在患者體內(nèi)的生物分布和藥代動力學(xué)，顯著降低治療閾值劑量，最大限度減少副作用并提高治療效果。研究表明，該光敏蛋白復(fù)合物通過PDT效應(yīng)產(chǎn)生ROS，有效地抑制線粒體活性并損傷腫瘤血管，引發(fā)細(xì)胞的代謝和氧化應(yīng)激危機，實現(xiàn)對實體瘤的有效光消融及抗腫瘤轉(zhuǎn)移。
蛋白限域熒光效應(yīng)二級組裝工程（TASE）策略用于線粒體靶向光動力學(xué)治療示意圖。（課題組供圖）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122914
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