细胞选择性受体聚集策略助力肿瘤治疗

细胞膜受体聚集及相应下游信号通路的激活在调节细胞行为，如免疫激活、细胞间交流、增殖和凋亡等方面发挥重要作用。凭借精确的序列设计和可编程的结构变化，DNA纳米结构是控制细胞膜受体聚集的优秀工具。通过设计发夹状DNA纳米结构，利用发夹结构的形成与解离可以主动有效地操纵受体聚集。然而，具有细胞选择性的受体聚集操纵仍然难以实现。在肿瘤治疗中无差别地引起肿瘤细胞与正常细胞的细胞膜受体聚集会影响正常生理过程，产生治疗副作用。

针对这一问题，近日南京大学生命分析化学国家重点实验室刘颖教授（点击查看介绍）课题组设计了一种基于VEGF分泌驱动的肿瘤细胞选择性受体聚集（Selective MAnipulation of Receptor Clustering, SMARC）策略。首先，利用DNA链杂交反应合成具有重复发夹结构单元的可伸缩DNA nanostring (DNS)，通过CD20抗体修饰将伸展状态的DNS（EDNS-CD20）锚定在细胞表面，然后EDNS-CD20响应Raji细胞分泌的VEGF发生收缩。同时进一步设计了VEGF amplifier加强DNS的收缩效果，VEGF amplifier是由双链DNA IS-Apt_VEGF和单链DNA H1、IS和DNS之间的循环反应组成，以连续触发DNS中发夹式结构单元的折叠，实现了选择性的肿瘤细胞表面的受体聚集与高效的肿瘤细胞精准杀伤 (图1)。

图1.（A） EDNS-CD20的合成。（B）VEGF引发的DNA nanostring收缩及相应的CD20聚集。

通过流式分析证明了EDNS-CD20的成功合成（图2A, B）。将荧光基团TAMRA和猝灭基团BHQ2修饰在EDNS-CD20上发夹的邻近位置可验证细胞表面DNS的收缩情况。在细胞表面锚定EDNS-CD20后，Raji细胞表面的TAMRA荧光由于发夹的形成信号发生明显降低（图2C Raji cells, EDNS_T/B-CD20_F），而对照组正常B细胞表面的TAMRA荧光信号则没有明显变化。VEGF被封闭的以及无VEGF响应性的DNS连接的Raji细胞对照组中TAMRA荧光信号也没有发生明显的信号降低（图2C Raji cells, EDNS_T/B-CD20_F + anti-VEGF；NEDNS_T/B-CD20_F）。因此，肿瘤分泌的VEGF可保证DNA nanostring只在肿瘤细胞表面发生，避免对正常细胞组织的损伤，从而实现对癌细胞的精准高效杀伤。

图2. EDNS-CD20的合成及其对VEGF响应性的收缩。

为了评估SMARC策略在活体层面的治疗效果，选择Raji皮下瘤裸鼠作为动物模型进行治疗（图3）。通过在EDNS-CD20上发夹的两端分别标记Cy5和BHQ3，得到EDNS_C/B-CD20， Cy5的荧光猝灭证明了DNS在肿瘤部位的收缩；肿瘤体积的变化证明该方法对肿瘤的生长产生了明显的抑制作用，表现出较好的治疗效率，证实了SMARC策略在肿瘤精准治疗方面具有很好的应用潜力。

图3. SMARC策略的活体抗肿瘤效果

相关成果近期在Journal of the American Chemical Society发表。南京大学化学化工学院博士研究生毕诗艺为该工作的第一作者，刘颖教授为文章的通讯作者。研究课题得到了南京大学化学化工学院鞠熀先教授、南京鼓楼医院泌尿外科主任郭宏骞教授、张青副主任医师的大力支持。该工作得到了国家自然科学基金优秀青年基金（22022405）、面上项目（21974064）、江苏省自然科学基金杰出青年基金（BK20200010）与双创人才基金，江苏省特聘教授基金，和生命分析化学国家重点实验室的支持。

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）：

Cancer cell-selective membrane receptor clustering driven by VEGF secretion for in vivo therapy

Shiyi Bi, Wei Chen, Yanyun Fang, Yingfei Wang, Qing Zhang, Hongqian Guo, Huangxian Ju, Ying Liu*

J. Am. Chem. Soc. 2023 DOI: 10.1021/jacs.2c10428

导师介绍

刘颖

https://www.x-mol.com/university/faculty/22031