近日，中國科學院國家納米科學中心丁寶全團隊在基于DNA折紙結構酶級聯反應器的腫瘤化動力治療研究方面取得進展。相關研究成果以A DNA origami–based enzymatic cascade nanoreactor for chemodynamic cancer therapy and activation of antitumor immunity為題，在線發表在《科學進展》（Science Advances）上。
基于分子自組裝的DNA納米結構具有結構精確可控、易于化學修飾、生物可降解等特點，是有潛力的納米載體，在藥物靶向運輸、可控釋放、多種藥物協同運輸治療等方面展現出應用前景。
基于活性氧（ROS）的腫瘤療法如光動力療法、聲動力療法、化學動力學療法等備受關注。腫瘤細胞對氧化應激的敏感性高于正常細胞，使得腫瘤細胞更易受到活性氧介導的損傷。相比于光動力學治療和聲動力學治療，化學動力學療法不依賴腫瘤內部的氧氣，無需光照、超聲等外界干預，是微創且適用于組織深處腫瘤治療的方法。
化學動力學療法以破壞氧化還原穩態為中心，利用芬頓反應將細胞內的過氧化氫轉化為細胞毒性的活性氧，從而殺滅腫瘤細胞。但是，化學動力學療法的治療效果受到多種因素限制。
為克服上述限制，該團隊設計并構筑了基于DNA折紙的酶級聯納米反應器，用于化學動力學療法腫瘤治療與抗腫瘤免疫激活。酶級聯納米反應器中多個酶的距離和排列是影響酶級聯反應效率的關鍵因素。為提高酶級聯反應效率，酶級聯系統中多種酶的分布通常被限制在納米量級，局部高濃度的酶和底物可增加酶級聯反應的整體活性。該團隊通過在同一個DNA折紙納米結構表面裝載具有葡萄糖氧化酶活性的金納米顆粒和過氧化物酶活性的氧化鐵納米團簇，來構筑酶級聯納米反應器，可精確控制兩種酶的位置和距離，提高酶級聯納米反應器的整體催化活性及穩定性。該酶級聯納米反應器可以協同促進過氧化氫生成、谷胱甘肽消耗，降低pH值，利于提高芬頓反應效率，產生大量ROS，增強化學動力學療法的效果。同時，該團隊設計構建的酶級聯納米反應器經過靶向修飾，能夠實現高效的細胞攝取，誘導腫瘤細胞凋亡、鐵凋亡和免疫原性細胞死亡，實現抗腫瘤治療效果。研究顯示，在小鼠模型中，靜脈注射該酶級聯納米反應器可以促進樹突狀細胞成熟，觸發適應性免疫應答，抑制腫瘤生長。
該團隊開發的酶級聯納米反應器，有望實現多種納米酶及治療組件的共同精準組裝與集成，展現出聯合腫瘤治療的潛力。
研究工作得到國家重點研發計劃“納米前沿”重點專項、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項（B類）等的支持。
論文鏈接
基于DNA折紙的酶級聯納米反應器的設計構建與治療機制
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