近日，中國海洋大學醫藥學院姜帥教授團隊與食品科學與工程學院毛相朝教授團隊聯合德國馬普高分子所Katharina Landfester教授，開發了基于酶催化反應的新型抗腫瘤納米藥物，研究成果以題為“Self-Sustained Biophotocatalytic Nano-Organelle Reactors with Programmable DNA Switches for Combating Tumor Metastasis”（具有可編程 DNA開關的自我維持生物光催化納米反應器用于抑制腫瘤轉移）發表于國際納米領域頂尖期刊Advanced Materials。

腫瘤轉移是導致癌癥相關死亡的主要原因。迄今為止，針對腫瘤轉移的有效治療策略尚未取得顯著突破。光動力療法（PDT）因其獨特的時空激活、非侵入性及較低的毒副作用，在多種癌癥治療中展現出巨大潛力。然而，PDT因光穿透深度有限，在治療深層腫瘤轉移病灶方面存在明顯局限。此外，PDT過程中O2的消耗會加劇腫瘤微環境的缺氧狀態，缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）表達的上調，促進了腫瘤的侵襲和轉移。

為克服上述限制，研究人員受活細胞區室化及位置組裝策略的啟發，開發了一種DNA門控的仿生納米反應器，以實現針對腫瘤轉移的高效、特異性催化治療。該納米反應器利用葡萄糖作為生物燃料生成H2O2，隨后H2O2與高能發光分子魯米諾反應，產生強烈的化學發光，實現無需外部光源刺激的化學能激發型PDT。同時，納米反應器中共封裝的血紅蛋白不僅為葡萄糖生物轉化和PDT提供O2，還具有類過氧化物酶活性，進一步放大活性氧（ROS）的生成。重要的是，該納米反應器的催化功能可通過DNA開關屏蔽，僅在腫瘤組織內通過核酸鏈置換反應按需激活，確保靶向治療并最大限度降低脫靶效應。體內外實驗表明，該納米反應器可實現光和氧氣自給自足，并能精準打擊腫瘤，為治療高度轉移性癌癥提供了一個極具前景的解決方案。上述受細胞啟發的區室化封裝策略能夠靈活整合并協同遞送多種模塊，包括小分子、蛋白質和核酸，顯著擴展了其在腫瘤代謝治療、化學發光成像及協同基因治療等領域的應用潛力。

仿生納米反應器的合成過程和抗腫瘤機制示意圖

中國海洋大學為該研究成果的第一完成單位和第一通訊作者單位，姜帥教授、毛相朝教授和Katharina Landfester教授為共同通訊作者，中國海洋大學醫藥學院博士研究生韓文帥為第一作者，相關工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金等項目的支持。

姜帥教授（二排中）課題組合影