鞠熀先课题组提出早期癌症的精准治疗方法

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光动力治疗(PDT)是一种通过光敏剂产生活性氧来诱导癌细胞凋亡的癌症治疗方法，可对多种癌症进行非侵入性治疗。由于肿瘤早期表现出特定microRNA（miRNA）的异常高表达，miRNA响应激活的光敏剂在光动力治疗中引起关注。然而，体循环中的RNA会在负载光敏剂的纳米探针到达肿瘤细胞前引起非特异性激活，引起对正常组织器官的毒副作用。因此，开发外部开关来调控miRNA响应的光敏剂激活，是实现精准PDT的关键。

图1. 近红外光调控的miRNA放大器对早期癌症的精准PDT原理图。

       上转换纳米粒子（UCNPs）可以在近红外光下发射紫外/可见光。我校生命分析化学国家重点实验室鞠熀先教授研究团队近年来利用UCNPs的这一性质，提出了用于癌症基因治疗的上转换纳米胶囊（Biomaterials 2018, 163, 55）与上转换纳米"洋葱"（Biomaterials 2019, 225, 119501）、化疗的偶氮苯-DNA纳米泵（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18207）和PDT的"能量集中域"策略（Angew. Chem. Int. Ed. 2019，58, 12117），提升了UCNPs的能量转移效率与发光强度，改善了癌症基因治疗、化疗和PDT的治疗效率。
       近期，该研究组针对体循环中RNA干扰miRNA响应激活光敏剂的问题，利用其设计的光响应性DNA纳米梳，研制了一种近红外光调控的miRNA放大器，并结合UCNPs的近红外光激发、多短波长发射的性质实现了早期癌症的精准光动力治疗。DNA纳米梳由"光拉链"保护的发夹H0和特定的发夹H1与H2交替组装在长链DNA骨架上构成，它通过共价连接修饰在核壳UCNPs（NaYF4:Tm,Yb,Gd@NaYF4:Nd,Yb）表面（图1）。三种发卡均标记有光敏剂PPa'（焦脱镁叶绿酸-a的衍生物）以及对应的猝灭剂（BHQ）。在808 nm激光照射下，UCNPs发射出紫外光，切断"光拉链"使其脱落，从而暴露出miRNA-21识别区域。该区域在癌细胞过表达的miRNA-21作用下发生级联杂交反应，放大激活发卡中修饰的光敏剂PPa'，在UCNPs同时发射的蓝光激发下产生活性氧，以实现早期癌症的高效精准PDT。体外实验证明，"光拉链"可成功封闭miRNA-21的识别区域，在近红外光下，miRNA-21可以有效触发级联杂交反应及其放大效应。细胞与活体实验证明，该miRNA放大器可以有效抑制癌细胞的增殖以及小鼠体内早期肿瘤的生长。因此，该策略在早期癌症的精准治疗中具有很好的应用前景。
       上述相关成果已以"Near-Infrared Photo-Switched MicroRNA Amplifier for Precise Photodynamic Therapy of Early-Stage Cancers"为题于8月14日在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202009263）在线发表。博士生张玥和研究助理陈伟伟为该工作的共同第一作者，鞠熀先教授和刘颖教授为共同通讯作者。


      文章来源：南京大学
      鞠熀先，1999年任南京大学教授，2003年获国家杰出青年科学基金，2007年教育部“长江学者”特聘教授、“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2009年为“973”计划项目首席科学家，现为生命分析化学国家重点实验室主任.获中国化学会青年化学奖、梁树权分析化学基础研究奖、江苏省青年科学家奖称号，2001、2009、2013年获教育部自然科学一等奖3项，2011、2014、2015、2016、2018年江苏省科学技术一等奖3项（2项合作）、三等奖2项（合作），2017年重庆市科学技术一等奖（合作），2008、2009、2014年获中国分析测试协会科学技术一等奖3项，2008、2009年江苏省科技进步二等奖2项，曾获教育部科技进步三等奖（第二完成人）2项。
       刘颖，女，1982年生。南京大学教授，博士生导师。2004年从南京大学化学化工学院获得学士学位，2007年从南京大学化学化工学院获得分析化学硕士学位，2012年从美国加州大学河滨分校 （University of California Riverside） 获得分析化学博士学位。2012-2013年在德国博世集团（世界五百强）北美研发中心（Robert Bosch llc Research and Technology Center）任研究员。2013-2015年在加州大学戴维斯分校（University of California Davis）生物医学工程系从事博士后研究工作，并兼任Sersense Inc.生物科技公司项目负责人。2015年7月起任南京大学化学化工学院化学系生命分析化学国家重点实验室教授。主要研究方向集中于生物分子及分子间相互作用的超高灵敏传感分析和即时现场疾病诊断器件开发，以及具有优良生物相容性的功能化表界面制备及其在生物医学样品的分离，提纯，测定中的应用。系统性的研究成果已多次被发表在Angew. Chem. Int. Ed.,J. Am. Chem. Soc.,Anal. Chem. 等期刊上，已被SCI引用400余次。