北京工業(yè)大學高學云教授團隊與中國科學院高能物理研究所合作，利用精準構筑的人工金屬酶作為生物分析探針，建立了原位動態(tài)監(jiān)測腫瘤治療效果的分析新方法。研究成果以“人工金屬酶用于催化腫瘤特異性DNA切割與原位動態(tài)成像分析（An artificial metalloenzyme for catalytic cancer-specific DNA cleavage and operando imaging）”為題，于2020年7月15日在《科學進展》（Science Advances）上發(fā)表。
多功能時空分辨分子影像技術拓展了人類對關鍵生命活動的認知，加深了對生理或病理進程的了解。其中，化學發(fā)光成像技術是一種高靈敏、簡便和低成本的分析方法。追蹤化學發(fā)光信號可以在分子、細胞甚至活體水平上實時監(jiān)測重要生命過程，有助于可視化評估重大疾病的治療效果。實現(xiàn)活體化學發(fā)光成像的關鍵和挑戰(zhàn)之一是合理設計與精準構建長壽命化學發(fā)光生物探針。
天然金屬酶多以金屬團簇作為輔因子，為精準設計適用于成像分析的人工金屬酶探針提供了重要啟發(fā)。該研究團隊以腫瘤靶向肽修飾血清白蛋白，利用一步仿生策略，在其內部空腔精確構筑了活性中心為銅團簇的人工金屬酶探針分子。該探針分子具有與底物匹配的能級和恰當?shù)膸缀螛嬓停砷L期、穩(wěn)定、選擇性催化腫瘤微環(huán)境中過表達的過氧化氫高效轉化為羥基自由基和氧氣。產生的羥基自由基可持久催化產生靈敏化學發(fā)光，適用于活體水平上實時動態(tài)跟蹤腫瘤治療效果。該工作利用金屬團簇獨特而穩(wěn)定的類酶催化活性，不僅長效切割腫瘤細胞DNA，并且在腫瘤微環(huán)境中持續(xù)催化產生化學發(fā)光，為長期靈敏可視化監(jiān)測腫瘤治療效果提供了新的動態(tài)分析方法。
北京工業(yè)大學高靚和張雅為本文的共同第一作者。該成果受到了國家自然科學基金項目（批準號：21425522、21727817，11621505，31971311、31500815） 等的資助。
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