齐岳可定制合成人脱嘌呤脱嘧啶核酸内切酶标记修饰硅包磁纳米颗粒复合材料

人脱嘌呤脱嘧啶核酸内切酶(APE1)是DNA碱基切除修复过程中的一种重要核酸修复酶，对维持遗传的稳定性和细胞的正常生理活动发挥关键的作用。同时，APE1还是体内的氧化还原因子，调控细胞的氧化应激响应。APE1与肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡等密切相关。利用APE1与亲和素（AVD）之间的特异性相互作用，设计开发了一种对APE1具有选择性响应能力的磁纳米核酸荧光探针。

硅包磁纳米颗粒表面的化学修饰对DNA与核酸酶之间的相互作用有显著的影响。当在硅包磁纳米颗粒表面共价修饰AVD时，通过末端标记的生物素固定到纳米颗粒表面的含空位DNA荧光探针链对APE1具有选择性响应能力，而不受其它类型核酸酶的干扰。如图1所示，该探针在初始状态时，DNA链上荧光团发出的荧光被磁纳米核淬灭。进入活细胞后，AVD通过与APE1的特异性相互作用选择性地将复杂细胞环境中的APE1聚集到纳米颗粒表面，对DNA双链中脱碱基空位5'侧的磷酸二酯键进行切割，并产生荧光信号。其它的核酸酶由于不存在上述特异性相互作用，对纳米颗粒表面的DNA结构几乎没有影响。此外，纳米颗粒表面AVD的修饰也大大提高了连接DNA的数量，增强了DNA与磁纳米载体结合的稳定性。该纳米探针生物相容性好、灵敏度高，可快速进入细胞，不仅可以实现短时间内对细胞中APE1的原位荧光成像（图2），而且具有在过表达APE1的癌细胞中选择性释放药物的潜力，为癌症的精准诊疗提供了一种新颖的途径。

图1.  磁纳米核酸荧光探针的制备过程及原理示意图

图2.  磁纳米核酸探针磁转染30分钟到HeLa细胞后随时间变化的荧光图

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zzj 2021.3.10