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  最近，國際權(quán)威期刊Nano Letters（影響因子12.08）在線報(bào)道了中國藥科大學(xué)孫敏捷教授和錢程根副研究員在抗腫瘤研究取得的最新進(jìn)展——Biomimetic hybrid nanozymes with self-supplied H+ and accelerated O₂ generation for enhanced starvation and photodynamic therapy against hypoxic tumors。中國藥科大學(xué)博士生楊學(xué)為論文第一作者，孫敏捷教授和錢程根副研究員為本文共同通訊作者。

  自2007年Fe₃O₄納米顆粒被報(bào)道具有過氧化物酶活性以來，納米酶作為一種模擬天然酶活性的人工酶，和天然酶一起在癌癥的診斷和治療中得到了廣泛的關(guān)注。然而，如何保證酶在活體復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境下還具有較強(qiáng)的酶活性仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。例如：葡萄糖氧化酶（glucose oxidase, GOx）是一種天然的需氧酶，可以將葡萄糖氧化成葡萄糖酸和過氧化氫來干擾葡萄糖代謝，從而實(shí)現(xiàn)腫瘤饑餓治療。然而在腫瘤缺氧區(qū)域GOx酶活性隨著氧氣水平的降低而減弱。二氧化錳（manganese dioxide,MnO₂）是一種具有過氧化氫酶活性的納米酶，它與腫瘤內(nèi)源性過氧化氫反應(yīng)生成氧氣，以減輕腫瘤乏氧。在酸性條件下，MnO₂的催化效率可以大大提高。

  針對(duì)上述問題，中國藥科大學(xué)孫敏捷教授課題組采用納米酶和天然酶相互促進(jìn)的策略設(shè)計(jì)了一種高酶活性的新型仿生雜化納米酶（rMGB）用于乏氧腫瘤治療。在這項(xiàng)研究中，通過整合納米酶MnO₂和天然酶GOx的特性，在腫瘤乏氧環(huán)境下，rMGB仿生納米酶系統(tǒng)中的MnO₂可以與內(nèi)源性H₂O₂反應(yīng)生成O₂，從而提高GOx的酶活性用于加速腫瘤饑餓治療的葡萄糖消耗；同時(shí)GOx通過氧化葡萄糖生成葡萄糖酸，提供大量的氫離子可以最大限度地提高MnO₂的催化效率，進(jìn)一步加速局部O₂的生成，在腫瘤光動(dòng)力治療中減輕腫瘤乏氧，加速具有腫瘤殺傷性的活性氧物質(zhì)的生成。因此，rMGB利用納米酶和天然酶的相互促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自供H⁺和加速O₂生成，減輕腫瘤乏氧，提高抗腫瘤效率（圖1和2）。

圖1. 仿生雜化納米酶rMGB中納米酶MnO₂和天然酶GOx相互促進(jìn)示意圖

圖2. 新型仿生雜化納米酶通過自供H⁺和加速O₂生成實(shí)現(xiàn)乏氧腫瘤光動(dòng)力治療和饑餓治療

  研究結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的仿生雜化納米酶rMGB在常氧和乏氧條件下均能產(chǎn)生連續(xù)的O₂。尤其對(duì)乏氧腫瘤具有較強(qiáng)的饑餓治療和PDT協(xié)同治療作用，在體內(nèi)外均有較強(qiáng)的抗腫瘤作用。此外，由于rMGB外包覆的紅細(xì)胞膜的長循環(huán)能力和優(yōu)異的生物安全性，rMGB是一種安全的藥物傳遞系統(tǒng)，小鼠安全性實(shí)驗(yàn)初步證明不會(huì)引起系統(tǒng)性的影響。這種仿生雜化納米酶有望成為低氧腫瘤治療的潛在供氧劑。同時(shí)，該雜化納米酶為開發(fā)用于癌癥治療的催化納米藥物提供了創(chuàng)新的設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

  該研究得到了國家重大研發(fā)計(jì)劃“納米專項(xiàng)”、國家自然科學(xué)基金面上和青年項(xiàng)目、江蘇省杰出青年基金等資助。特別感謝中國藥科大學(xué)天然藥物活性組分與藥效國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供的研究平臺(tái)支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b00934