谭蔚泓院士课题组近期部分研究成果集锦
奇物论
2022-01-04
1. ACS Nano：对适配体自组装进行分子工程以提高其体内稳定性和靶向识别能力功能化修饰的适配体偶联物是可用于靶向成像和疾病治疗的重要工具。然而，适配体分子在体内的不稳定性也会严重限制其进一步的应用。为了解决这一问题，研究者需要对适配体进行共价化学修饰，而这一过程非常复杂，并且需要逐案序列设计、多步骤合成和纯化。有鉴于此，湖南大学谭蔚泓院士、上海交通大学肖泽宇教授和刘建军教授设计了一种无共价修饰策略来提高适配体的体内稳定性。（1）该策略能够简单地通过一步分子工程以将适配体与金纳米团簇(GNCs)结合，从而形成GNCs@aptamer自组装结构。实验将Sgc8作为代表性适配体，并证明了GNCs@Sgc8组合具有增强的癌细胞特异性结合和内化性能。此外，GNCs@aptamer自组装结构也能够有效抵抗核酸酶降解（长达48小时），而单独的核酸适配体的降解时间仅为3小时。（2）研究表明，GNCs@aptamer自组装结构的肿瘤靶向识别和保留效果均有显著增强，与单独的适配体相比，其在肿瘤内的信号增加了9倍。并且，由于该策略能够避免对适配体进行复杂的化学修饰，因此也几乎适用于所有的适配体。综上所述，这一研究开发了一个简单、有效的通用策，以增强适配体及其偶联物的体内稳定性，从而能够进一步拓展其在成像和治疗方面的应用。Fangfang Xia. et al. Molecular Engineering of Aptamer Self-Assemblies Increases in Vivo Stability and Targeted Recognition. ACS Nano. 2021DOI: 10.1021/acsnano.1c05265https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c052652. Angew：通过可调 DNA 支架网络操纵多个细胞间相互作用通过细胞表面工程操纵细胞间的相互作用在组织工程和细胞治疗中具有潜在的生物医学应用。然而，细胞间的综合和多重相互作用的操纵仍然是一个挑战和缺失的因素。有鉴于此，湖南大学的刘巧玲、谭蔚泓等研究人员，开发了可调DNA支架网络调控多细胞相互作用的策略。1）研究人员利用DNA三角棱镜（TP）和支化聚合物（BP）作为功能模块，在细胞表面构建了可调谐的DNA支架网络。2）核酸适体功能化的DNA支架网络可以精确、特异地调节细胞间识别、聚集和解离的反应性。通过调节细胞表面的DNA支架网络，实现了受控的细胞间分子运输。本文研究的可调网络提供了一种简单且可扩展的策略，解决了细胞表面工程中精确操纵细胞间相互作用的当前需求，并有望成为可控细胞行为的通用工具。Zhenzhen Guo, et al. Manipulation of Multiple Cell-Cell Interactions by Tunable DNA Scaffold Networks. Angewandte Chemie, 2021.DOI：10.1002/anie.202111151https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202111151
3. Angew：双靶向环状适配体策略用于增强对不同白血病细胞的识别能力
目前，单价适配体在肿瘤领域中的广泛应用还面临着诸多挑战，包括单一受体导致的识别有限、内化不足以及识别谱的局限性等。有鉴于此，湖南大学谭蔚泓院士和王雪强教授设计了一种双靶向环状适配体(DTCA)，它可以识别活细胞上的两种不同的生物标志物以增强适配体与受体的相互作用，从而能够增强识别能力。（1）研究表明，这种改进不仅可以增强DTCA的结合和内化能力，而且也能够扩大其对于不同白血病细胞的识别范围。此外，酶促末端结扎策略也可显著提高DTCA在血清中的稳定性。（2）实验结果表明，将5-氟脱氧尿苷与DTCA进行化学结合后能够制备具有药物功能的适配体。该适配体具有优异的选择性，对靶癌细胞有很高的细胞毒性，而对正常细胞则毒性很低。综上所述，这一策略可为利用适配体以实现对肿瘤的精准诊疗提供新的参考。
Lili Ai. et al. Dual-targeting Circular Aptamer Strategy Enabled Recognition of Different Leukemia Cells with Enhanced Binding Ability. Angewandte Chemie International Edition. 2021DOI: 10.1002/anie.202109500https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2021095004. JACS: 具有增强协同效应的等离子 AuPt@CuS 异质结构用于放射光热疗法构建具有放疗与光热烧蚀多重作用的纳米材料是解决癌症的好方法。有鉴于此，国家纳米科学中心赵宇亮、晏亮，湖南大学/上海交通大学谭蔚泓院士等报道一种新颖的CuS纳米片上组装AuPt纳米粒子构建plasmonic异质结材料，实现了光声/计算机断层成像、增强协同放疗的高效纳米诊疗效果。（1）这种异质结构通过局部电磁强化、辐射剂量谷胱甘肽的增强消耗、增强生成活性氧物种的形式，实现较高的光热转换效率。因此，通过这种效果实现了更高的组织穿透深度，缓解了肿瘤微环境缺氧情况，提高肿瘤诊疗的疗效。（2）通过光热烧蚀、放疗的协同增强作用，肿瘤细胞能够很好的消除，而且能够避免复发。这种多功能异质结构材料能够在未来的肿瘤治疗中起到更加重要的作用，能够在多模成像系统支持作用实现更好的放疗、光疗双重协同作用。Ren Cai, Huandong Xiang, Dan Yang, Keng-Te Lin, Yuanzheng Wu, Ruyi Zhou, Zhanjun Gu, Liang Yan*, Yuliang Zhao*, and Weihong Tan*, Plasmonic AuPt@CuS Heterostructure with Enhanced Synergistic Efficacy for Radiophotothermal Therapy, J. Am. Chem. Soc. 2021DOI: 10.1021/jacs.1c06652https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06652
5. JACS：DNA组装银纳米团簇
具有多个离域电子的量子尺寸金属团簇可以支持集体等离子体激元，因此，理论上，组装金属团簇之间可能存在少原子极限下的等离子体激元耦合，而目前关于这一现象\的实验观察报道很少。有鉴于此，湖南大学的谭蔚泓、陈卓等研究人员，揭示了DNA组装银纳米团簇中的等离子体耦合。1）研究人员通过DNA杂交组装的DNA模板银纳米团簇（DNA AgNC）的光吸收，发现它们的吸收峰对组装距离敏感，其与经典等离子体子耦合具有相同的特征。偶极电荷分布、多重跃迁引起的光吸收以及用含时密度泛函理论（TDDFT）模拟的强增强电场表明单个DNA AgNC吸收的起源是等离子体子。2）组装DNA AgNC的实验和模拟结果之间的峰值移动趋势的一致性表明可能存在等离子体耦合。本文研究数据暗示了量子尺寸结构支持等离子体激元耦合的可能性，同时也表明DNA AgNCs有潜力成为构建具有超小尺寸、位点特异性和化学计量结合能力以及生物相容性的等离子体激元耦合器件的材料。Qiong Wu, et al. Plasmon Coupling in DNA-Assembled Silver Nanoclusters. JACS, 2021.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04949
