在國家自然科學基金項目（批準號：21425522、21727817、11621505、31971311、31500815）等資助下，北京工業大學高學云教授團隊與中國科學院高能物理研究所趙麗娜研究員合作，利用精準構筑的人工金屬酶作為生物分析探針，建立了原位動態監測腫瘤治療效果的分析新方法。研究成果以“人工金屬酶用于催化腫瘤特異性DNA切割與原位動態成像分析（An artificial metalloenzyme for catalytic cancer-specific DNA cleavage and operando imaging）”為題，于2020年7月15日在《科學進展》（Science Advances）上發表。論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/29/eabb1421。

多功能時空分辨分子影像技術拓展了人類對關鍵生命活動的認知，加深了對生理或病理進程的了解。其中，化學發光成像技術是一種高靈敏、簡便和低成本的分析方法。追蹤化學發光信號可以在分子、細胞甚至活體水平上實時監測重要生命過程，有助于可視化評估重大疾病的治療效果。實現活體化學發光成像的關鍵和挑戰之一是合理設計與精準構建長壽命化學發光生物探針。

天然金屬酶多以金屬團簇作為輔因子，為精準設計適用于成像分析的人工金屬酶探針提供了重要啟發。該研究團隊以腫瘤靶向肽修飾血清白蛋白，利用一步仿生策略，在其內部空腔精確構筑了活性中心為銅團簇的人工金屬酶探針分子。該探針分子具有與底物匹配的能級和恰當的幾何構型，可長期、穩定、選擇性催化腫瘤微環境中過表達的過氧化氫高效轉化為羥基自由基和氧氣。產生的羥基自由基可持久催化產生靈敏化學發光，適用于活體水平上實時動態跟蹤腫瘤治療效果。

該工作利用金屬團簇獨特而穩定的類酶催化活性，不僅長效切割腫瘤細胞DNA，并且在腫瘤微環境中持續催化產生化學發光，為長期靈敏可視化監測腫瘤治療效果提供了新的動態分析方法。

圖1. 精準構建人工金屬酶用于持續切割腫瘤細胞DNA及實時動態監測抗腫瘤治療效果

圖2. 利用長期、穩定、選擇性生物催化化學發光原位動態評估腫瘤治療效果

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