近期，天津大学姚池教授、复旦大学仰大勇教授和国家纳米科学中心刘颖研究员合作在肿瘤精准治疗方面取得新进展。该研究设计了一种双酶响应型DNA纳米材料，可在活细胞内可控释放检测元件分子信标（MB）和治疗元件基因编辑系统（CRISPR-Cas9），实现检测导向的胰腺癌精准基因治疗，相关成果发表于国际权威期刊Angewandte Chemie（德国应用化学）。博士生宋纳川和硕士生陶若宇为共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金等资助支持。

图1. DNA纳米材料可控共递送分子信标和基因编辑系统实现胰腺癌精准治疗

诊疗一体化的纳米材料能够实现癌症的特异性检测和高效治疗，为恶性肿瘤的精准治疗提供了新工具。然而，在单个纳米材料中集成检测和治疗元件，并实现其在肿瘤部位精准释放仍然是该领域发展的关键挑战。针对以上问题，研究团队提出利用DNA分子构建可控共递送MB和CRISPR-Cas9载体的新策略，充分利用DNA分子优异的序列可编程性、分子识别能力和响应微环境信号的动态分子变构能力，开发新型DNA材料，实现检测治疗元件的高效装载与可控释放。

研究团队利用沉淀聚合反应合成纳米框架，通过杂交链式反应（HCR）扩大纳米框架内部孔径，同时负载含有脱嘌呤/脱嘧啶位点（AP位点）的MB和CRISPR-Cas9组分sgRNA；利用纳米框架的温度响应相转变特性，在低温条件下转变为溶胀态，暴露内部的sgRNA以高效结合Cas9蛋白，在高温条件下转变为凝聚态，形成高效装载MB和CRISPR-Cas9的DNA纳米材料。被胰腺癌细胞内化后，癌细胞中过表达的脱嘌呤/脱嘧啶核酸内切酶1（APE1）特异性切割MB中的AP位点，实现携带Cy3荧光分子的DNA片段的解离；癌细胞中过表达的核糖核酸酶H（RNase H）特异性切割sgRNA-DNA杂合链的RNA部分，实现CRISPR-Cas9的可控释放。因而，DNA纳米材料在双酶响应下，能够实现癌细胞中特异性荧光成像和基因编辑介导的高效基因治疗，并在正常细胞中显示低背景荧光和良好的生物相容性。在胰腺癌肿瘤异种移植小鼠模型中，这一基于DNA纳米材料的检测导向精准基因治疗系统实现了特异性肿瘤成像，并表现出显著的治疗效果，展现了在精准医学领域的应用潜力。

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Spatially Controlled Co-Delivery of Diagnostic and Therapeutic Agents Using DNA Nanoframeworks for Pancreatic Cancer Precision Therapy

Nachuan Song, Ruoyu Tao, Hongjin Li, Rui Zhang, Yan Huang, Le Zhang, Ying Liu, Dayong Yang, Chi Yao

Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202500566

导师介绍

姚池

https://www.x-mol.com/university/faculty/382019 

仰大勇

https://www.x-mol.com/university/faculty/382445