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蘇州大學(xué)何學(xué)文教授團(tuán)隊(duì)和香港中文大學(xué)(深圳)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)ACS Nano:可用于靶向識(shí)別、成像示蹤和高效消除胞內(nèi)細(xì)菌感染的聚集誘導(dǎo)發(fā)光-噬菌體-DNA納米生物偶聯(lián)物
2024-01-20  來源:高分子科技

  胞內(nèi)細(xì)菌感染因?yàn)槠淠芴颖芗?xì)胞和機(jī)體的免疫清除以及嚴(yán)重的耐藥性問題,對(duì)人類的生命健康造成了嚴(yán)重的威脅。因此對(duì)付胞內(nèi)細(xì)菌感染面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為此,研究人員最近開發(fā)了一種基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光光敏劑以及核酸修飾的多功能活性噬菌體偶聯(lián)物,此偶聯(lián)物具有經(jīng)典的核酸納米球結(jié)構(gòu),能夠快速地進(jìn)入哺乳動(dòng)物細(xì)胞,進(jìn)而特異性地識(shí)別胞內(nèi)感染的細(xì)菌,并對(duì)其進(jìn)行熒光點(diǎn)亮標(biāo)記成像。同時(shí),借助聚集誘導(dǎo)發(fā)光光敏劑的優(yōu)異的光動(dòng)力活性和噬菌體對(duì)宿主細(xì)菌本身的侵染性能,可以對(duì)細(xì)胞內(nèi)靶標(biāo)細(xì)菌進(jìn)行高效地協(xié)同殺傷,并恢復(fù)受感染細(xì)胞的活性。這樣一種多功能的活性噬菌體偶聯(lián)物為對(duì)付嚴(yán)重的胞內(nèi)細(xì)菌感染提供了一種全新的策略,非常有潛力適用于開發(fā)成對(duì)抗胞內(nèi)細(xì)菌感染的新型藥物,以及胞內(nèi)細(xì)菌感染引起的相關(guān)疾病的研究與診斷治療。




1 活性噬菌體納米偶聯(lián)物用于胞內(nèi)細(xì)菌的特異性靶向標(biāo)記和協(xié)同殺滅的示意圖


  近期,蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部何學(xué)文教授團(tuán)隊(duì)香港中文大學(xué)(深圳)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)提出了一種基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光光敏劑與核酸共同修飾的新型多功能活性噬菌體納米偶聯(lián)物(MS2-DNA-AIEgen)用于細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌成像和消除的新策略。該噬菌體納米偶聯(lián)物由聚集誘導(dǎo)發(fā)光光敏劑(AIEgen)DNA序列共同修飾而得,不僅可以特異性地靶向標(biāo)記胞內(nèi)的感染細(xì)菌,而且在外界白光照射下,激發(fā)產(chǎn)生的ROS還可以有效地殺滅胞內(nèi)細(xì)菌并恢復(fù)受感染細(xì)胞的活性。(圖1)。噬菌體作為納米偶聯(lián)物的基礎(chǔ),保持了對(duì)宿主細(xì)菌特異性的靶向識(shí)別和標(biāo)記的能力。將DNA序列共價(jià)修飾到噬菌體外殼蛋白的表面,使噬菌體偶聯(lián)物轉(zhuǎn)化為經(jīng)典的核酸納米球結(jié)構(gòu),從而使其可以快速穿透被感染細(xì)胞的細(xì)胞膜、在細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)航并最終靶向富集到胞內(nèi)感染的細(xì)菌表面。AIEgens具有獨(dú)特的熒光性質(zhì),可以發(fā)出明亮的熒光信號(hào)。當(dāng)AIEgens與噬菌體偶聯(lián)后,可以在噬菌體的引導(dǎo)下,對(duì)細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌進(jìn)行熒光標(biāo)記和成像觀察。隨后,在白光照射下,通過原位產(chǎn)生ROS,高效殺傷胞內(nèi)細(xì)菌,并恢復(fù)受感染細(xì)胞的活性。此外,對(duì)于細(xì)菌感染的糖尿病傷口模型,作者觀察到噬菌體納米偶聯(lián)物也能夠獲得很好的殺菌與促進(jìn)傷口愈合的效果,同時(shí)也能激發(fā)受感染細(xì)胞以及體內(nèi)的免疫活力。(圖2)。這些研究結(jié)果表明,作者構(gòu)建的新型多功能MS2-DNA-AIEgen納米生物偶聯(lián)物結(jié)合了噬菌體的特異性靶向能力、核酸納米球結(jié)構(gòu)的快速細(xì)胞膜穿透能力和AIEgen光敏劑的卓越熒光成像和光動(dòng)力活性,可協(xié)同成像和消滅胞內(nèi)細(xì)菌。該項(xiàng)研究為處理胞內(nèi)細(xì)菌感染提供了一條有效的途徑,對(duì)胞內(nèi)細(xì)菌感染相關(guān)疾病的診斷和治療具有巨大的潛力。 


2 納米生物偶聯(lián)物對(duì)感染糖尿病小鼠的體內(nèi)抗菌效果和創(chuàng)面愈合率評(píng)價(jià)


  該工作以Aggregation-Induced Emission-Armored Living Bacteriophage-DNA Nanobioconjugates for Targeting, Imaging, and Efficient Elimination of Intracellular Bacterial Infection為題發(fā)表在《ACS Nano》上。文章第一作者是蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部張靜博士生;通訊作者為蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部何學(xué)文教授和香港中文大學(xué)(深圳)唐本忠教授。


  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于新型多功能噬菌體偶聯(lián)物研究的最新進(jìn)展之一。在之前的研究工作中,作者曾通過共價(jià)偶聯(lián)反應(yīng)將噬菌體與聚集誘導(dǎo)發(fā)光光敏劑(AIEgen)相連,合成AIEgen—噬菌體生物偶聯(lián)物(J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 3959?3969),用于胞外細(xì)菌的靶向標(biāo)記和成像檢測以及有害細(xì)菌的特異性清除。該研究在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展,針對(duì)難以解決的細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌感染問題,構(gòu)建了一種多功能的基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光光敏劑以及核酸修飾的噬菌體偶聯(lián)物,用于細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌的精準(zhǔn)成像與高效殺滅。此工作為對(duì)抗胞內(nèi)細(xì)菌感染以及由此引起的相關(guān)疾病的研究與診療提供了一種全新的思路。


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c09695

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