科學家開發腫瘤催化治療新仿生策略

中國科學院生物物理研究所閻錫蘊院士、范克龍研究員團隊在納米酶模擬中性粒細胞多酶級聯催化治療腫瘤研究取得新進展，相關論文2月22日發表于《自然-通訊》。

納米酶是一類新型催化劑，能夠在生理或低溫、高溫條件下催化酶的底物，作為天然酶的替代品服務于人類健康。在腫瘤治療方面，納米酶催化過氧化氫（H₂O₂）產生活性氧自由基殺傷腫瘤細胞的策略具有很大應用潛力。然而，腫瘤微環境中低濃度的H₂O₂(低于0.1 mM)卻限制了其治療效果。中性粒細胞多酶級聯的殺傷機制為該問題的突破提供了新思路，然而目前報道具有類MPO活性的納米酶較少。

研究人員模擬中性粒細胞酶促級聯殺傷腫瘤的原理，發展了一種同時具有類SOD和類MPO活性的納米酶。研究發現，Au₁Pd₃合金納米酶能夠模擬中性粒細胞的SOD-MPO級聯殺傷作用，通過產生HClO和¹O₂引起DNA損傷和細胞凋亡，在小鼠結腸癌CT26和乳腺癌4T1兩種移植瘤模型中顯著抑制腫瘤的生長，明顯延長荷瘤小鼠的生存期。此外，Au₁Pd₃合金納米酶還具有良好的體內安全性，這主要是由于其催化底物O2^·-在腫瘤細胞的濃度高于正常細胞，使其細胞毒性具有腫瘤特異性；而且該納米酶的超小尺寸（小于6納米）使其具備腎清除功能，避免了納米酶在體內的長期積累。

該研究模擬中性粒細胞多酶級聯反應進行腫瘤治療的仿生策略，將推動更多仿生治療方法的開發，以用于抗菌、腫瘤或其他疾病的治療。而利用多酶活性納米酶模擬含多種天然酶吞噬體的思路，也將促進納米酶模擬細胞器（如溶酶體、過氧化物酶體等）方面的研究，未來有可能打造出納米酶人造細胞器，乃至納米酶人造細胞。此外，該研究中納米酶具有的類MPO活性是一種新型的納米酶催化類型，目前研究仍然較少，鑒于其在腫瘤治療、抗菌等方面的應用潛力以及該研究對其催化機制的闡明，將促進更多類MPO活性納米酶的發現和設計。