多功能生物納米結構用于癌癥治療

　　納米結構在應對癌癥等具有復雜病理環境和高度異質性的疾病方面日益顯示出獨特優勢。基于生物分子的納米結構具有多種天然的生物功能，其獨特的生物相容性、超分子屬性、靶向性、響應性和可編程性等特征為智能納米藥物的精準構筑提供了新機遇，近年來在癌癥治療領域備受矚目。

　　國家納米科學中心研究員聶廣軍課題組長期致力于生物分子指導的功能納米材料的設計和自組裝，其中，基于腫瘤微環境調控的智能納米藥物研究受到廣泛關注。在前期工作中，課題組設計出基于超分子自組裝的DNA納米機器人，用于活體輸運傳統難以成藥的凝血酶，實現了高效低毒的腫瘤栓塞治療（Nature Biotechnology, 2018, 36, 258）；構建了一系列多肽納米結構，對腫瘤微環境進行靶向藥物輸運、特異性響應與調控，提升腫瘤診斷與綜合治療效果（Journal of the American Chemical Society，2020, 142, 5, 2490；Nano Today, 2020, 33, 100877；Advanced Materials, 2019, 31,e1804395；Nano Letters, 2019, 19, 4721；ACS Nano, 2019, 13, 5091；Angewandte Chemie international Edition, 2016, 55, 1050；Advanced Materials, 2015, 27, 1865；Journal of Controlled Release, 2014, 10, 177, 11）；探索了天然蛋白納米載體的腫瘤成像與治療（Nano Letters, 2018, 18, 921；Small, 2013, 9, 2427；Journal of the American Chemical Society, 2011, 133, 8617）。 

　　在前期工作基礎上，課題組應邀對多功能生物納米結構在癌癥治療領域的發展進行深入探討和系統總結。相關綜述以Multifunctional Biomolecule Nanostructures for Cancer Therapy為題，在線發表在Nature Reviews Materials上。

　　該綜述文章針對癌癥納米醫學在藥物靶向、體內輸運、個性化設計和臨床轉化等方面面臨的關鍵挑戰，重點介紹了多糖、核酸、多肽和蛋白等生物分子來源的納米結構在癌癥治療領域的研究。通過分析不同生物分子的屬性，總結了生物納米結構在多功能納米藥物設計方面的獨特優勢；系統說明了各種生物納米結構的設計原理和構筑方法，介紹了實現其癌癥靶向、可控釋藥、自身成藥、高效輸運等多功能性的生物學基礎和多種調控機制；歸納了不同生物納米結構在癌癥化療、基因治療、免疫治療及聯合治療等研究中的進展，同時闡述了生物納米結構在智能抗癌藥物領域的應用前景。例如，自組裝DNA結構具有精準的可設計性、可尋址性和可編程性，可構筑多重邏輯門控的納米藥物機器；一些天然蛋白在ATP驅動下發生構象變化，可作為納米機器實現藥物在腫瘤部位的可控釋放。此外，該綜述文章還討論了目前各類生物納米結構在合理設計、系統表征、精準合成及臨床轉化中的關鍵挑戰。最后，對生物納米結構用于多功能納米藥物設計、應對癌癥治療挑戰的未來發展進行了展望。 

　　國家納米中心副研究員王婧和研究員李一葉為論文的共同第一作者，聶廣軍為論文通訊作者。研究工作得到科學技術部國家重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項（B類）、中科院基礎前沿科學研究計劃等的支持。 

生物納米結構可提供癌癥診斷與治療所需的多種功能