DNA编程策略合成金纳米诊疗剂用于近红外二区的光热增强型癌症免疫治疗

近红外二区（1000-1200 nm）的光热治疗更适用于深层肿瘤治疗。然而，大多数近红外二区的光热治疗剂存在热不稳定和吸收曲线难以灵活调节的问题。DNA序列是体内来源的生物大分子，具有良好的生物相容性和高度可编程性。深圳大学医学部生物医学工程学院黄鹏教授课题组一直致力于开发癌症光热诊疗剂（J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 8307-8313, Adv. Mater., 2014, 26, 6401-6408, ACS Nano, 2015, 9517-9527, Adv. Mater., 2016, 3273-3279, Adv. Mater., 2017, 29, 1701013, Nano Lett., 2017, 17, 3282-3289, Adv. Mater., 2018, 30, 1706150, Chem. Eng. J., 2020, 126009, Chem. Eng. J., 2020, 124232.）。最近，该课题组与浙江大学唐龙华教授课题组合作，提出了一种DNA编程策略来调节金纳米诊疗剂的吸收光谱到近红外二区1064 nm附近用于深层的癌症光热治疗。此外，利用深层癌症光热治疗引发的免疫原性死亡效应，与PD-L1抗体联合作用可实现高效的光热-免疫协同治疗乳腺癌的远端转移灶（图1）。

图1. DNA调节金纳米颗粒光谱用于近红外二区的光热增强型免疫治疗

作者通过优化一系列DNA和金纳米棒的摩尔比，确定了合成吸收在近红外二区的金纳米哑铃的最适比例。随后，分别考察了不同条件下合成的金纳米哑铃的形态（图2）。在1064 nm激光照射下，金纳米哑铃具有较高的光热转换效率（84.9%）和良好的光热稳定性。通过COSMOL模拟，发现相同质量的金纳米哑铃比金纳米棒具有更高的产热效果（图3）。通过加入靶向适配体AS1411，金纳米哑铃可实现更高效的细胞内吞效果和细胞治疗效果（图4）。金纳米哑铃介导的深层光热治疗能够在40天内完全抑制MCF-7乳腺癌皮下移植瘤的生长（图5），并显著提高血清中炎症因子TNF-α和IL-6以及肿瘤组织中CD4⁺和CD8⁺ T细胞的比例，说明引发了显著的抗肿瘤免疫反应。配合静脉注射PD-L1抗体，可以在40天内有效抑制乳腺癌4T1对侧未光照的皮下肿瘤生长（图6）。在尾静脉注射4T1肿瘤细胞构建的全身转移模型中，金纳米哑铃介导的光热治疗联合PD-L1抗体同样取得了显著的肿瘤抑制效果（图7）。

图2. 筛选DNA与金纳米棒摩尔比

图3. 金纳米哑铃的光学和热学性质

图4. 金纳米哑铃的内吞和细胞毒性

图5. MCF-7乳腺癌皮下移植瘤模型的近红外二区光声成像和光热治疗

图6. 4T1乳腺癌双侧皮下瘤模型的饥饿/化学动力学协同治疗效果

图7. 抗肿瘤转移治疗

该研究工作所提出的DNA编程策略，为开发高性能的近红外二区纳米诊疗剂用于癌症的协同治疗提供了新的思路。该成果近期发表于Nano Today，深圳大学医学部副研究员张一帆为该文章的第一作者，深圳大学黄鹏教授和浙江大学唐龙华教授为通讯作者。

以上研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、霍英东高校教师教育基金、深圳市学科布局等项目的大力资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Plasmonic modulation of gold nanotheranostics for targeted NIR-II photothermal-augmented immunotherapy

Yifan Zhang, Tingjie Song, Tao Feng, Yilin Wan, Nicholas T. Blum, Chengbo Liu, Chunqi Zheng, Zhiyu Zhao, Tao Jiang, Jiangwei Wang, Qiang Li, Jing Lin, Longhua Tang, Peng Huang

Nano Today, 2020, DOI: 10.1016/j.nantod.2020.100987

相关文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720321379

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720302230

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202001518

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201706150

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201701013

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201505700

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5b03874

黄鹏教授简介

黄鹏，博士，深圳大学特聘教授，博士生导师。担任医学部主任助理，马歇尔生物医学工程实验室执行主任，分子影像系主任。担任中国抗癌协会纳米肿瘤学青年委员会副主任。担任Nature Nanotechnology、Science Advances、Nature Communications、JACS、AM、AFM、ACS Nano、Nano Letters、Small、Theranostics 等六十多种国际顶级期刊审稿人。主要从事分子影像学和纳米医学方面的研究，迄今共发表SCI论文200余篇，独立建组后发表SCI论文110余篇，其中第一/通讯作者88篇（IF> 10的54篇），多篇被Nature Photonics、Science Translational Medicine、Nature Reviews Nephrology 等选为研究亮点进行专题评论，22篇入选封面文章，17篇入选1%ESI高被引论文。论文总引用超过14000次，H-index为65。曾获第二届“中国肿瘤青年科学家奖”（2018年）；深圳市青年科技奖（2018年）；霍英东青年教师基金（2017年）。

https://www.x-mol.com/university/faculty/21364