近日，基礎醫(yī)學院肖澤宇教授課題組在生物材料領域知名期刊Biomaterials上發(fā)表了題為“DNA-assembled visible nanodandelions with explosive hydrogen-bond breakage achieving uniform intra-tumor distribution (UITD)-guided photothermal therapy”的研究成果。該研究基于DNA自組裝技術構建了一種類似蒲公英結構的可視化納米藥物，命名為DNA自組裝納米蒲公英。此納米蒲公英利用DNA雙鏈中氫鍵的爆破式熱解離特性，使光熱試劑在腫瘤內(nèi)由大粒徑解離為小粒徑，并可視化地監(jiān)控其在腫瘤組織內(nèi)時空均勻分散的過程，顯著提高了光熱治療的療效。
腫瘤光熱療法是將光熱試劑聚集在腫瘤組織，并利用近紅外光（NIR）照射觸發(fā)，將光能轉化為熱能來殺死癌細胞的一種治療方法。由于具有較深的組織穿透性、較高的空間選擇性和較低的系統(tǒng)毒性等優(yōu)勢，已成為最具臨床應用前景的局部熱消融腫瘤的方法。然而，光熱療法的瓶頸在于，光熱試劑難以在腫瘤內(nèi)均勻分布，以致只有光熱試劑富集處的癌細胞會被較高的光熱溫度殺傷，而沒有光熱試劑富集的癌細胞由于局部溫度較低仍然存活，導致療效受限。
針對這一重要醫(yī)學問題，研究者受到風吹蒲公英后種子散落的啟發(fā)，制備了一種類蒲公英結構的DNA自組裝可視化納米藥物，命名為DNA自組裝納米蒲公英（GRS-DNA-CuS）。此納米蒲公英是由DNA雙鏈（如同蒲公英的花柱）將內(nèi)核拉曼影像探針GRS（如同蒲公英的花托）和外殼超小CuS光熱試劑（如同蒲公英的種子）自組裝于一體。由于納米蒲公英GRS-DNA-CuS具有較高的光熱轉化效應，在第一次NIR輻照后，能夠迅速達到DNA的解鏈溫度，導致氫鍵爆破式斷裂，使得富集到腫瘤處的大粒徑納米蒲公英GRS-DNA-CuS（~135 nm）完全、徹底地解離成兩部分：GRS和超小CuS光熱試劑（~12nm）。由于腫瘤局部超小CuS光熱試劑的濃度迅速增加，促使其在腫瘤組織內(nèi)具有較強的擴散能力，6小時即可在腫瘤內(nèi)均勻擴散開，猶如風吹打蒲公英后種子四處飄散。隨后，已經(jīng)完成瘤內(nèi)均勻分布的超小CuS光熱試劑，在第二次NIR輻照下，達到光熱消融所有癌細胞，高效根除腫瘤的目標。與此同時，具有較好空間分辨率的拉曼成像和較強組織穿透性的光聲成像技術，為兩次近紅外光輻照提供了精準的光照時間和空間位置，以可視化的方式監(jiān)控了光熱試劑在腫瘤處富集、解離、擴散和光熱治療的整個過程，顯著提升了光熱治療的療效。總之，我們提出可視化監(jiān)控光熱試劑在瘤內(nèi)均勻分散的理念，為光熱高效治療腫瘤提供了新的研究思路。
上海交通大學基礎醫(yī)學院博士生張永明，助理研究員崔彥娜和碩士生李明旺為該論文的共同第一作者。肖澤宇教授為該論文的通訊作者。該研究獲得國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金國際（地區(qū)）合作項目等資助。
