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最近，上海交通大学的研究人员和团队构建了一个智能DNA纳米反应器（iDNR），该反应器遵循“与”的布尔逻辑算法。水滴筹被指
（来源:Angewandte Chemie国际版）
IDNR是一种智能核酸生物材料。多价AS1411适体和血红素是其两个主要成分。
IDNR有两个主要功能:第一，它可以特异性结合肿瘤标志物核仁素；其次，它在肿瘤微环境中具有响应过氧化氢的酶催化活性。
在这两种功能的共同作用下，可以形成一个具有多个影响参数的AND逻辑门。因此，可以智能地实现多巴胺底物的催化，生成光热物质聚多巴胺，并在肿瘤部位实现选择性沉积。
在这种设计的加持下，iDNR可以以一种易于阅读的方式实现肿瘤的体内成像。
与流式细胞术和光声成像这两种传统技术相比，iDNR的性能并不逊色于上述两种技术。更重要的是，使用iDNR时不需要昂贵的仪器。
此外，由于iDNR对肿瘤组织具有高度选择性，因此可用于实现肿瘤的精准光热治疗，即通过智能加热肿瘤组织来杀死肿瘤。
同时，iDNR还可以介导肿瘤的光热治疗。如果结合免疫检查点阻断疗法，可以进一步抑制远处肿瘤的生长，增强免疫系统在肿瘤中的作用。
总之，由于AND布尔逻辑算法具有多参数响应能力，由其介导的iDNR策略可以提高基于光热的可读肿瘤成像效果，从而实现更精准的肿瘤治疗。
在具体应用中，作为一种新的肿瘤成像方法，iDNR不仅可以实现简单易读的肿瘤成像，还可以在准确杀死肿瘤组织的同时减少对健康组织的损伤。
同时，在心血管疾病、神经科学和免疫学等其他医学领域，iDNR还有更多应用潜力有待挖掘。
研究人员表示:“这些应用前景需要时间和后续研究来验证，但这项技术的创新和潜力将有望使其成为肿瘤诊断和治疗的重要方向之一。”
当前肿瘤诊断技术的瓶颈是什么？
据介绍，肿瘤影像学在肿瘤定位、手术指导和预后监测中发挥着至关重要的作用。随着生物纳米技术的发展，光热成像、光声成像、核磁共振成像和多模态成像等肿瘤诊断技术相继发展。
然而，就特异性和成本效益而言，上述技术仍有以下两个局限性:
首先，当使用这些技术时，会出现“始终开启”或输出单一参数响应信号的不智能情况，从而难以将肿瘤组织信号与正常组织背景区分开来；
其次，对于现有的肿瘤诊断策略如磁共振成像和正电子发射断层扫描，不仅成本高，而且需要大型设备。
换句话说，理想的肿瘤影像诊断策略不仅应具有特异性的特点，还应具有智能和可读性的优势，同时还应具有经济和廉价的特点。
那么，为什么这个理想的战略迟迟没有实现呢？这是因为现有信号分子的治疗功能仍然有限，这使得难以以易于阅读的方式实现体内肿瘤成像和精确治疗。
光热材料是一种能将红外辐射转化为热能的材料。它被认为是突破成像和治疗界限的理想选择。
由于光热信号可以通过红外测温仪获得，因此可以轻松读取数据，从而避免使用耗时且昂贵的仪器。
同时，光热效应还具有杀死肿瘤细胞的特殊能力。然而，以前的光热治疗策略往往存在非智能或单参数响应的问题，这将导致肿瘤杀伤的错误。
对于肿瘤组织和正常组织而言，许多参数存在显著差异，例如，它们在生物标志物和微环境方面存在很大差异，这可以为智能和精确的肿瘤成像和肿瘤治疗提供必要的前提条件。
此外，作为一种生物大分子，DNA具有易于合成、优异的可编程智能响应和良好的生物相容性等特点。在制备用于肿瘤成像和肿瘤治疗的智能纳米材料时，DNA是理想的选择。
近年来，DNA纳米水凝胶、纳米花、纳米器件和核酸生物材料在学术界得到了广泛的研究。当DNA纳米材料设计合理时，它确实可以克服过去存在的一些问题。
然而，DNA的其他一些缺点尚未被克服，如稳定性差、在肿瘤组织中的靶向和保留能力差、难以智能识别肿瘤组织以及难以获得信号。为了解决这些问题，团队开展了这项研究。
实现简单易读的肿瘤成像。
在研究之初，他们首先对现有肿瘤成像和治疗技术的局限性进行了全面调查，并通过该研究小组了解到实现简单易读的肿瘤成像非常必要。
确定研究方向后，他们开始构思和设计概念。考虑到团队的专业知识，他们决定以核酸生物材料为平台，并结合多价AS1411适体和血红素的概念。
在实验验证阶段，课题组首先合成了核酸生物材料，然后进行了成像效果和治疗效果的模拟实验。
设计方案初步验证后，他们对系统进行了多次优化改进。后来，研究小组对设计方案进行了多次调整，并通过尝试不同的DNA结构、材料组合和操作条件来提高iDNR的性能和选择性。
在体外实验成功后，他们开始转向动物模型，并以此为基础进行动物实验和效果验证。
表示:“在将iDNR从体外实验转移到动物模型的过程中，我们尝试了许多参数，并克服了体内环境的复杂性，以确保安全性和有效性。”
在动物模型中得到验证后，他们将iDNR用于真实肿瘤的治疗，以评估iDNR在体内的成像效果和治疗效果。138译码器输出为
经过多次成功的验证和充分的数据后，他们开始分析实验结果，并将研究整理成论文。
本作结束时，论文第一作者恰逢毕业季，正面临找工作的人生大事。这时候如何让第一作者顺利毕业，保证论文如期发表？
幸运的是，整个团队提前进行了规划和沟通，并就论文的预计发表时间和毕业时间表达成了共识。
“可以说，对于不可预见的情况，我们始终保持灵活的方法。同时，在这种特殊情况下，其他团队成员也为这项工作的顺利完成做出了重要贡献。”说吧。
图|合影（来源:）
最终，相关论文以“智能DNA纳米反应器，可实现易读的肿瘤成像和体内精准治疗”为题发表在Angwandte Chemie国际版（IF 16.6）上。
图|相关论文（来源:Angewandte Chemie国际版）
上海交通大学毛东升博士为第一作者，上海交通大学和同济大学附属第十人民医院的研究人员为共同作者。
图|杨宇（来源:）
未来，如何推动智能核酸生物材料iDNR进入临床转化是课题组的另一个重要目标。为了实现这一目标，有必要对临床前研究和动物模型进行深入研究。
此外，他们还将继续探索和优化iDNR在肿瘤治疗中的应用策略，包括将光热治疗与免疫治疗相结合，以提高治疗效果并减少潜在的副作用。
同时，他们还考虑结合光热成像、光声成像和核磁共振成像等不同成像技术，进一步提高iDNR的成像精度和多模态成像融合能力，从而实现更全面的肿瘤检测结果和肿瘤监测效果。
如果这些后续计划能够顺利完成，它们将进一步完善和发展基于iDNR的肿瘤成像和治疗策略，从而在临床实践中发挥更大的作用。另据报道，该研究小组目前正在招募博士后，有意者可通过电子邮件与yuyang@shsmu.edu.cn联系。
参考资料:
1.毛，董，赵，刘，李，王，顾，…& amp杨燕（2023）。用于体内易读肿瘤成像和精确治疗的智能DNA纳米反应器。Angewandte化学国际版，e202311309。杨汉杰 新晨科技
运营/排版:何陈龙
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