纳米凝胶限域超活性LOx-CPO酶基因系统实现肿瘤微环境响应的协同治疗新策略

针对肿瘤微环境(TME)中乳酸积累和氧化还原失衡的代谢特征，研究人员开发了基于乳酸氧化酶(LOx)和氯过氧化物酶(CPO)的纳米酶基因平台(ASO-miR21/DLC-NGs)，通过级联催化产生活性氧(ROS)并递送ASO-miR21，实现DNA损伤与修复抑制的双重协同效应，为多途径癌症治疗提供新思路。

　　

肿瘤微环境(TME)作为癌症发展的关键调控者，其独特的代谢特征——包括乳酸堆积和氧化还原失衡——已成为治疗突破的重要靶点。传统疗法面临DNA修复机制激活导致的耐药难题，而单纯抑制单一通路往往收效有限。针对这一困境，上海交通大学的研究团队创新性地将酶动态治疗(EDT)与基因治疗相结合，开发出基于纳米凝胶限域的超活性酶基因系统，相关成果发表于《Nano Today》。

研究团队采用分子对接技术优化酶复合物构型，通过葡聚糖介导的乳酸氧化酶(LOx)和氯过氧化物酶(CPO)空间限域组装，结合扩散控制自终止聚合技术，构建了具有精确尺寸调控(纳米至微米级)和交联密度的纳米载体(DLC-NGs)。该系统同步负载靶向miR-21的反义寡核苷酸(ASO-miR21)，利用患者来源肿瘤异种移植模型(PDX)验证疗效。

材料与方法
研究采用计算机模拟指导LOx-CPO复合物设计，通过HDOCK服务器预测酶相互作用位点。多糖骨架修饰甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)实现聚合强化，表面电荷调控确保ASO-miR21高效负载。采用动态光散射(DLS)表征粒径，紫外光谱法测定酶活性，流式细胞术评估转染效率。

研究结果

1. DLC-NGs的制备与表征：分子对接显示LOx与CPO结合能达-382.4 kJ/mol，形成的复合物活性较游离酶提高2.03倍。透射电镜证实纳米颗粒呈均匀球形，粒径约120 nm。
2. 代谢调控机制：LOx催化乳酸生成H₂
   O₂
   ，CPO进一步将其转化为次氯酸(HOCl)，使细胞内ROS水平提升5.8倍，有效逆转TME氧化还原平衡。
3. 基因治疗协同：ASO-miR21转染效率达93.69%，显著下调miR-21表达(降幅78.2%)，阻断DNA修复相关通路蛋白PARP1表达。
4. 体内抗肿瘤效果：在4T1乳腺癌模型中，治疗组肿瘤体积缩小82.7%，且显著抑制肺转移灶形成。

结论与意义
该研究开创性地通过仿生多酶复合物构建策略，解决了传统酶疗法稳定性差、底物扩散效率低的核心瓶颈。DLC-NGs平台具有三大突破性优势：(1)空间限域效应使酶活性提升逾2倍；(2)级联催化实现TME特异性ROS爆发；(3)基因-代谢双途径协同阻断肿瘤增殖"双保险"。这种"破坏DNA+抑制修复"的协同模式为克服肿瘤耐药提供了新范式，其模块化设计理念更可拓展至其他酶系统的开发。研究不仅为TME代谢干预提供精准工具，更为跨尺度生物催化剂的构建奠定了方法学基础。