蒋健晖：多价自组装DNA聚合物用于活细胞的肿瘤靶向递送和端粒酶活性成像

mimang

端粒酶(Telomerase)在调节细胞生长、衰老、癌变等多种生理过程中发挥着重要的作用。通常，在正常细胞中，端粒酶活性会被有效地抑制；然而，在几乎所有的肿瘤细胞中，端粒酶的活性会被激活，因此，端粒酶被认为是一种可靠的肿瘤标记物，其活性的有效检测和原位监测对肿瘤的早期诊断和生物医学研究具有重要意义。到目前为止，细胞内端粒酶活性的检测主要使用各种纳米材料作为载体，尽管这些方法具有较高的细胞传递效率和高对比度成像，但这些载体一般制备过程复杂，同时在分析检测端粒酶活性时通常涉及多个反应阶段，会表现出一定程度的环境敏感性以及非特异性释放。此外，对活细胞端粒酶活性进行检测时，缺乏肿瘤靶向递送往往会导致非肿瘤特异性的假阳性信号的产生。因此，仍迫切需要寻求一种简单而可靠的策略，来实现肿瘤靶向递送和细胞内端粒酶活性实时监测。

湖南大学的化学生物传感与化学计量学国家重点实验室蒋健晖教授团队巧妙利用新型的DNA纳米组装技术，将多个功能配体一步整合到杂交链组装聚合物中，开发出一种稳健的多价DNA自组装体系，实现了肿瘤细胞的高效靶向递送和端粒酶活性成像。

多价DNA纳米聚合物的自组装过程及肿瘤靶向递送和端粒酶活性成像示意图

该研究采用杂交链组装 (Hybridization Chain Assembly) 作为一种新型的DNA自组装技术，通过无酶核酸聚合的方式产生多价功能配体修饰的长链产物，并以此作为载体，通过肿瘤靶向作用携带着端粒引物序列和信号功能发夹进入细胞。在细胞内端粒酶的作用下，端粒引物序列被延长，产生与信号功能发夹环状区互补的端粒重复序列，使得信号功能发夹在原位上被逐渐打开，从而沿着长链DNA聚合物产生连续荧光信号。实验结果表明，所建立的方法能特异性地检测癌细胞中的端粒酶活性，动态监测端粒酶在其抑制剂作用下的活性变化，以及有效地区分癌细胞和正常细胞。该新型策略为活细胞中端粒酶活性监测提供了一种有价值的工具，对生物医学和肿瘤的早期诊断具有重要的研究意义。

该工作发表在Analytical Chemistry上，朱雪丽博士为第一作者，刘金文博士、蒋健晖教授为通讯作者。

该论文作者为：Xueli Zhu, Hongyan Ye, Jin-Wen Liu, Ru-Qin Yu, Jian-Hui Jiang

Multivalent Self-Assembled DNA Polymer for Tumor-Targeted Delivery and Live Cell Imaging of Telomerase Activity

Anal. Chem., 2018, 90, 13188–13192, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b04631