推薦一篇發(fā)表在ACS Central Science上的文章，文章的通訊作者是來自湖南大學(xué)的柯國梁教授、劉艷嵐教授和譚蔚泓院士。柯國梁教授主要從事疾病診療新方法和DNA納米技術(shù)研究，劉艷嵐教授主要從事多功能成像探針設(shè)計(jì)和靶向藥物輸送方向的研究，譚蔚泓院士主要從事核酸適配體等方向的研究。
內(nèi)源性無膜細(xì)胞器(MOs)是通過液-液相分離(LLPS)自發(fā)組織成生物分子凝聚體的，在多種生物過程中起著關(guān)鍵作用，包括基因轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)修飾、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞解毒。利用凝聚體自下而上重建無膜細(xì)胞器，可以利用其類細(xì)胞器特性實(shí)現(xiàn)智能架構(gòu)的工程設(shè)計(jì)以可控的方式直接調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)。但是目前對MOs的研究仍處于起步階段，在復(fù)雜的生理環(huán)境中，很難精確地控制MO的結(jié)構(gòu)變化和功能分子的釋放。除此之外，還沒有一個(gè)人工無膜細(xì)胞器可以實(shí)現(xiàn)在活體中的空間分辨性細(xì)胞控制。本文作者利用滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)構(gòu)建了長單鏈DNA的聚集體，并基于此構(gòu)建了可以光調(diào)控的人工無膜細(xì)胞器。他們發(fā)現(xiàn)，通過滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)構(gòu)建的長單鏈DNA可以在鎂離子存在的情況下自發(fā)地形成相分離聚集體并且DNA擴(kuò)增的副產(chǎn)物焦磷酸根會和DNA發(fā)生自礦化從而穩(wěn)定相分離體系，阻止體系的擴(kuò)散解離，從而形成穩(wěn)定的無膜人工細(xì)胞器。為了實(shí)現(xiàn)對DNA MOs的精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)調(diào)控，研究者們在DNA聚集體中整合了鈀納米顆粒，該納米顆?？梢酝ㄟ^多價(jià)配位相互作用整合到DNA MOs中。與此同時(shí)，當(dāng)進(jìn)行紅外光照射時(shí)，鈀納米粒子通過其光熱效應(yīng)可以產(chǎn)生大量熱實(shí)現(xiàn)對DNA MOs的熱膨脹調(diào)控，釋放出其中固載的活性小分子。在完成了光響應(yīng)DNA無膜細(xì)胞器的構(gòu)建后，研究者們在該細(xì)胞器中負(fù)載了DOX，嘗試在腫瘤細(xì)胞中利用光激活釋放DOX促進(jìn)細(xì)胞程序性調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在光照后負(fù)載有DOX的無膜細(xì)胞器psLDMOs/Dox顯著促進(jìn)了癌細(xì)胞的程序性死亡，其效果和加入游離的DOX接近。psLDMOs/Dox和光處理的細(xì)胞在蛋白質(zhì)水平上顯示出最高的caspase-3和未成熟caspase-3的表達(dá)，而在其他組中，這種程序性死亡蛋白的激活幾乎不存在。在細(xì)胞水平取得了良好的效果后，研究者們嘗試將該體系應(yīng)用于活體動物之中。在腫瘤模型的小鼠中通過尾靜脈注射psLDMOs/Dox，可以觀察到其在腫瘤中聚集。通過光照釋放DOX可以有效地促進(jìn)細(xì)胞程序性死亡抑制腫瘤生長。綜上，本文基于長單鏈DNA的自穩(wěn)定液液相分離構(gòu)建了光調(diào)控?zé)o膜細(xì)胞器，成功實(shí)現(xiàn)了活體水平的空間分辨性細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控。原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acscentsci.4c00380文章引用：10.1021/acscentsci.4c00380
