科研進展
蘭州化物所腫瘤微環(huán)境標(biāo)志物檢測新方法獲新進展
腫瘤微環(huán)境（TME）標(biāo)志物的高靈敏度檢測，對揭示腫瘤進展?fàn)顟B(tài)、實現(xiàn)腫瘤區(qū)域定位及指導(dǎo)后續(xù)干預(yù)具有重要意義。然而，TME具有高度復(fù)雜性和動態(tài)異質(zhì)性，現(xiàn)有技術(shù)在腫瘤區(qū)域定位、微環(huán)境特征識別和動態(tài)監(jiān)測等方面仍面臨挑戰(zhàn)。
近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所天然藥物與化學(xué)測量研究中心海軍研究員團隊，發(fā)展了一種以氧化石墨烯為二維支撐載體的Fe單原子納米酶（FeNC SAzymes）。與傳統(tǒng)平面Fe-N4構(gòu)型相比，軸向O配位的引入有效打破了對稱配位限制，增強了活性中心的電子調(diào)控能力（圖1）。此外，密度泛函理論計算解析該關(guān)鍵活性能有效降低多酶反應(yīng)途徑的能量勢壘，從而提升NOX、POD和GSHOx等多酶樣級聯(lián)相關(guān)過程的反應(yīng)效率，為后續(xù)觸發(fā)后放大效應(yīng)提供基礎(chǔ)（圖2）。FeNC SAzymes結(jié)構(gòu)設(shè)計使Fe中心的電荷分布和d軌道電子態(tài)密度得到優(yōu)化，從而提升其對反應(yīng)中間體的吸附與活化能力以及電子轉(zhuǎn)移效率，為實現(xiàn)TME識別、可視化檢測和響應(yīng)研究提供了新方法。
圖1.軸向極化FeNC SAzyme的制備與表征
在此基礎(chǔ)上，研究團隊通過功能分子引入和表面修飾構(gòu)建了面向TME研究的智能響應(yīng)納米平臺（SNAPiFe@RGD），利用該平臺進一步開展了機制研究。研究發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌定植的4T1荷瘤小鼠模型中，SNAPiFe@RGD在實現(xiàn)腫瘤定位的基礎(chǔ)上，還可有效抑制腫瘤內(nèi)細(xì)菌定植，并緩解由其誘導(dǎo)的免疫抑制狀態(tài)，說明通過對TME變化進行檢測和表征，有助于加深對腫瘤進展?fàn)顟B(tài)及其微環(huán)境演變特征的認(rèn)識（圖3）。同時，SNAPiFe@RGD在完成腫瘤區(qū)域及其微環(huán)境特征識別的同時，還具備由檢測向功能響應(yīng)延伸的能力。該研究從單原子活性位點調(diào)控出發(fā)，將TME識別、腫瘤區(qū)域可視化定位和后續(xù)功能響應(yīng)有機結(jié)合，為其標(biāo)志物檢測和機制研究提供了新思路。
圖2.多酶催化原理解析
圖3.SNAPiFe@RGD SAzymes腫瘤精準(zhǔn)定位、同步清除TRIM與腫瘤細(xì)胞示意圖
相關(guān)研究成果以“Axially Polarized O-Fe-N4 Single-Atom Enzyme Drives Clearance of Tumor-Resident Intracellular Microbiota and Potentiates Immunotherapy”為題發(fā)表在ACS Nano（2026, 20, 8704-8725）上，蘭州化物所景泉博士為論文第一作者，蘭州化物所海軍研究員、邸多隆研究員和蘭州大學(xué)汪寶堆教授、新疆大學(xué)范仲雄教授為論文共同通訊作者，蘭州化物所為第一完成單位。
以上工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院人才計劃項目、甘肅省自然科學(xué)基金、甘肅省科技計劃和蘭州化物所人才項目等支持。
