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近日，北京理工大學(xué)黃淵余課題組在siRNA功能化鑭系納米材料抗腫瘤治療方面取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)成果以“siRNA-functionalized lanthanide nanoparticle enables efficient endosomal escape and cancer treatment”為題發(fā)表在Nano Research (中科院一區(qū)，IF = 10.269)。該工作第一作者為北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院/生命學(xué)院的博士后于嬋嬋和碩士生李坤，通訊作者為國家納米科學(xué)中心梁興杰研究員、北京理工大學(xué)黃淵余教授、廣西醫(yī)科大學(xué)趙永祥教授。

鑭系納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)。目前，許多研究聚焦于鑭系離子與核苷酸/DNA的相互作用，以設(shè)計(jì)具有獨(dú)特性能的核酸功能納米材料。深入研究雙鏈siRNA與鑭系納米材料的作用機(jī)制，有助于開發(fā)新型小干擾核酸（siRNA）遞送體系，并用于疾病治療。在本論文中，該團(tuán)隊(duì)研究了siRNA與無配體NaGdF₄納米顆粒之間的相互作用機(jī)制。在中性環(huán)境下，siRNA磷酸骨架與NaGdF₄納米顆粒表面的Gd配位，形成siRNA/NaGdF₄球形核酸納米顆粒（SNA），siRNA結(jié)合到納米材料表面。進(jìn)入細(xì)胞后，在內(nèi)涵體、溶酶體酸性條件下，磷酸基團(tuán)質(zhì)子化，降低siRNA對NaGdF₄納米顆粒的親和力，siRNA與NaGdF₄解離（圖1）。通過熒光共聚焦顯微鏡觀察了siRNA胞內(nèi)逃逸過程，同時在兩種荷瘤小鼠模型上研究了siRNA/NaGdF₄體系在小鼠體內(nèi)的抑瘤效果。

圖1. NaGdF₄ NPs與siRNA相互作用以及siRNA功能化NaGdF₄ NPs從內(nèi)涵體逃逸的過程示意圖

圖文導(dǎo)讀：

圖2. siRNA與NaGdF₄ NPs的相互作用。(a) NaGdF₄ NPs的TEM圖像。(b) siRNA/NaGdF₄ SNA體系的元素分析。(c)無配體NaGdF₄和siRNA/ NaGdF₄ SNA的尺寸數(shù)據(jù)。(d)相互作用機(jī)制示意圖。(e) siRNA/ NaGdF₄下進(jìn)行凝膠電泳分析。

圖3. siRNA/NaGdF₄ SNA的內(nèi)涵體逃逸過程。(a)不同轉(zhuǎn)染時間下siRNA/NaGdF₄ SNA在CT26細(xì)胞亞細(xì)胞定位的CLSM圖像，比例尺為25 μm。(b)和(c)平均熒光強(qiáng)度和Pearson相關(guān)系數(shù)相應(yīng)于圖a。(d)使用氯喹和巴菲霉素A1下siRNA溶酶體逃逸情況 (e) Pearson相關(guān)系數(shù)相應(yīng)于圖d。(f)使用氯喹或巴菲霉素A1抑制劑時PD-L1 mRNA的相對表達(dá)。**** p < 0.0001。

圖4. siPD-L1/NaGdF4 SNA在4T1原位乳腺癌模型中的體內(nèi)抗腫瘤效果。(a)實(shí)驗(yàn)過程和分組信息。(b-d)在經(jīng)過PBS (G1)、siNC/NaGdF4 SNA (G2)、siPD-L1/NaGdF4 SNA (G3)治療后，小鼠腫瘤組織的光學(xué)照片(b)、腫瘤重量(c)和腫瘤生長曲線(d)，n="""7。(e)通過RT-qPCR檢測的腫瘤組織中的相對PD-L1""" mRNA表達(dá)。(f)第22天采集的肺組織照片和對應(yīng)的H&E染色切片。黃色圓圈代表轉(zhuǎn)移的腫瘤結(jié)節(jié)；組織切片的比例尺為100μm。(g)實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)小鼠的血清生化指標(biāo)檢測結(jié)果。

論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-022-4573-2

附作者簡介：

黃淵余，北京理工大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師；入選國家級青年人才、北京市科技新星。研究內(nèi)容主要圍繞核酸技術(shù)與藥物/疫苗展開。以通訊/第一作者在Sci Adv、Signal Transduct Target Ther等發(fā)表論文約60篇，IF>10論文30余篇；共發(fā)表論文約90篇，撰寫10余部專著章節(jié)，申請16件專利。曾獲得廣西科學(xué)技術(shù)獎自然科學(xué)一等獎（第五完成人），中美納米醫(yī)學(xué)與納米生物技術(shù)學(xué)會“未來之星”獎等榮譽(yù)；是中國生物物理學(xué)會納米生物學(xué)分會秘書長，另多個學(xué)會理事或委員；是Exploration副主編（Wiley出版）、Chinese Chemical Letters、生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展等多個期刊(青年)編委。

課題組主頁：https://www.x-mol.com/groups/Yuanyu_Huang-BIT