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  分子科學(xué)強(qiáng)調(diào)宏觀物質(zhì)的性質(zhì)和性能很大程度上取決于其構(gòu)成分子的分子結(jié)構(gòu)。然而，現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，分子的聚集可以產(chǎn)生超出單個(gè)分子性質(zhì)的新功能。例如，在聚集誘導(dǎo)發(fā)射（AIE）現(xiàn)象中，分子在聚集狀態(tài)下由于分子運(yùn)動(dòng)的抑制而發(fā)光增強(qiáng)，而在單分子狀態(tài)下則表現(xiàn)較弱的發(fā)光。考慮到眾多材料在日常應(yīng)用多以宏觀的聚集態(tài)形式，因此，了解聚集體的形成過(guò)程，實(shí)現(xiàn)聚集過(guò)程的精確調(diào)控是材料科學(xué)研究的重要內(nèi)容。

  生物體擁有其獨(dú)特的生物分子聚集調(diào)控機(jī)制，如蛋白的聚集體形成、染色質(zhì)的可及性調(diào)控。但尚無(wú)可用于外源性分子于生物體內(nèi)的聚集調(diào)控方法。在生物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確和可控的分子聚集，利用分子聚集體的特有性質(zhì)則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)疾病診斷和治療。酶作為生物體中不可或缺的組成部分，能夠催化多種生化反應(yīng)，其異常活性或表達(dá)與癌癥等疾病的發(fā)生與進(jìn)展密切相關(guān)。建立具有腫瘤過(guò)表達(dá)酶靶向性的分子，并利用酶的催化反應(yīng)特性可調(diào)節(jié)分子的聚集，從而實(shí)現(xiàn)精確的分子聚集。而分子聚集后的新性質(zhì)（如熒光和光動(dòng)力活性）則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥診斷和治療目的。盡管酶促催化在“開-關(guān)”型熒光探針?lè)矫嬉延袕V泛應(yīng)用，但利用酶促反應(yīng)調(diào)節(jié)分子聚集狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜和多功能的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究仍然較少。

  近期，香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠教授，趙征教授團(tuán)隊(duì)與香港中文大學(xué)附屬第二醫(yī)院王紹娟院長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)提出了一種利用腫瘤相關(guān)的γ-谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶（GGT）催化活性實(shí)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光光敏劑（AIE-PS）細(xì)胞內(nèi)聚集態(tài)調(diào)控的策略（圖1）。該策略利用GGT實(shí)現(xiàn)AIE-PS于腫瘤部位靶向性聚集。并通過(guò)PS聚集增強(qiáng)的光動(dòng)力活性實(shí)現(xiàn)了中了的靶向光動(dòng)力治療。該工作以“Enzymatically Catalyzed Molecular Aggregation”為題發(fā)表在《Nat. Common.》上（Nat. Common., 2024,15,9999.）。文章第一作者是香港中文大學(xué)附屬第二醫(yī)院博士后汪文錦博士。

圖 1. GGT介導(dǎo)的TBmA-Glu聚集增強(qiáng)光動(dòng)力治療機(jī)制。

  研究發(fā)現(xiàn)，GGT可催化激活A(yù)IE-PS聚集（圖2a，2b）并激活其光動(dòng)力活性（圖2c，2d），不僅可以導(dǎo)致腫瘤相關(guān)的GGT的氧化性損傷（圖2c，2e），降低細(xì)胞內(nèi)還原性谷胱甘肽含量（圖2f），增加腫瘤細(xì)胞對(duì)光動(dòng)力治療的敏感性。同時(shí)，光敏劑分子也可通過(guò)一型光動(dòng)力誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化物蓄積，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4含量下調(diào)，從而激活腫瘤的鐵死亡。研究發(fā)現(xiàn)，該策略不僅在細(xì)胞水平可實(shí)現(xiàn)腫瘤的選擇性殺傷，在活體水平也可以實(shí)現(xiàn)腫瘤的靶向性抑制（圖2g，2h）。該策略設(shè)計(jì)的GGT激活性AIE-PS表現(xiàn)出卓越的腫瘤靶向能力和治療效率，同時(shí)該策略也證明酶活性可作為生物體內(nèi)小分子聚集過(guò)程調(diào)控的有效目標(biāo)，從而推進(jìn)各種疾病的創(chuàng)新治療策略。

圖2. GGT激活型AIE-PS實(shí)現(xiàn)腫瘤的靶向治療。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54291-1