同济大学王启刚教授团队在含级联酶纳米凝胶抑制癌症研究中取得新进展

癌症作为主要的死亡原因，每年在全世界造成数百万人死亡，是目前人类健康所面临的一个严峻问题。传统的临床癌症治疗方法，包括创伤性外科手术、化疗和放射治疗，都有一定的局限性，如对正常细胞的毒副作用、药物/放射耐药性以及肿瘤再生长的发生率增加等。因此不断寻求新的治疗手段，特别是联合治疗成为新的趋势。

由长期进化而来的人类先天免疫系统通过基于分子氧的细胞失活，溶菌酶溶菌作用以及释放免疫细胞因子产生生物毒性，不仅可以攻击和消除细菌和其它外来异物，还能消灭癌细胞。中性粒细胞作为向肿瘤组织迁移的第一道天然免疫细胞，可以立即杀死异常细胞，激活长期特异性的适应性免疫反应。这一作用通常发生在几百纳米大小的中性粒细胞溶酶体上，其活性氧（ROS）响应性生物毒性是由髓过氧化物酶（MPO）、过氧化氢（H₂O₂）和卤化物离子组成的生物催化体系决定的。因此，酶诱导中性粒细胞活性氧（ROS）升高将是一个很有价值的肿瘤免疫治疗策略，这一新型生物化学治疗手段具有非常重要的临床应用价值，有望解决肿瘤临床具体治疗难题。

同济大学的研究人员利用表面磷酸酶引发铁氧化物纳米粒子周围的寡肽自组装制备得到纳米凝胶，并在该纳米凝胶网络中引入级联酶体系超氧化物歧化酶（SOD）和氯化物过氧化物酶（CPO），从而构建出多功能SOD/CPO复合纳米凝胶体系（SCNGs）以模拟中性粒细胞溶酶体用于肿瘤治疗。该纳米凝胶体系在肿瘤微环境的响应刺激下能够发生酶级联反应将肿瘤组织中的活性氧转化为次氯酸和氧化能力极强的单线态氧，造成细胞毒性，可以实现不需外部能量激活而安全高效的治疗肿瘤，可称为酶动力学治疗（EDT）。

图1. （a）SOD和CPO串联酶催化体系反应过程；（b）纳米凝胶复合酶体系SCNGs的制备流程及响应性EDT治疗机制。

这是国际上首次利用纳米凝胶载体内的串联生物氧化实现肿瘤的响应性治疗。该研究成果已经申请发明专利，具有自主知识产权，是同济大学医工理学科交叉合作研究的结晶。相关成果以近期发表在国际知名学术期刊Nature Communications。同济大学吴青博士和何志刚博士为共同第一作者，化学科学与工程学院王启刚教授和王霞副教授、同济大学癌症中心的李济宇教授为共同通讯作者。该研究成果得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的支持。

该论文作者为：Qing Wu, Zhigang He, Xia Wang, Qi Zhang, Qingcong Wei, Sunqiang Ma, Cheng Ma, Jiyu Li, Qigang Wang

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Cascade enzymes within self-assembled hybrid nanogel mimicked neutrophil lysosomes for singlet oxygen elevated cancer therapy

Nat. Commun., 2019, 10, 240, DOI: 10.1038/s41467-018-08234-2

王启刚教授团队近年来致力于“生物氧化调控功能凝胶的制备及生物医学应用研究”，不断探索更加稳定、高效的酶催化成胶体系（Adv. Mater., 2018, 30, 1705668），并探索可打印凝胶用于组织工程支架（Chem. Sci., 2016, 7, 2748）及纳米凝胶用于生物成像研究（ACS Nano, 2015, 9, 5646）。

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