顆粒在線訊：近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心研究員陳春英課題組與高能物理研究所研究員趙麗娜，在石墨炔-胞內(nèi)蛋白質(zhì)互作與調(diào)控巨噬細胞表型的機制研究方面取得重要進展。相關(guān)研究成果以The Underlying Function and Structural Organization of the Intracellular Protein Corona on Graphdiyne Oxide Nanosheet for Local Immunomodulation為題，發(fā)表在Nano Letters上。該研究采用同位素標記等方法定量剖析氧化石墨炔與其胞內(nèi)形成的蛋白冠中高度富集的信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT3）蛋白的相互作用，進而影響腫瘤相關(guān)巨噬細胞的表型，改善腫瘤微環(huán)境的免疫抑制。

　　腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAM）是多種腫瘤間質(zhì)中數(shù)目較多的炎性細胞群，促進腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)，誘導(dǎo)免疫抑制，與實體瘤預(yù)后不良相關(guān)。針對腫瘤相關(guān)巨噬細胞主要有三種治療方法：抑制巨噬細胞的招募、直接殺傷TAM及TAM重編程。基于多樣的物理和化學(xué)性質(zhì)，較多納米材料既可以用作藥物遞送載體，也可以用作免疫調(diào)節(jié)劑，有望改善腫瘤免疫抑制微環(huán)境。

　　石墨炔是新興的二維碳材料，在催化、能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。研究團隊通過同位素13C標記氧化石墨炔（GDYO）及蛋白質(zhì)組學(xué)方法，首次發(fā)現(xiàn)在巨噬細胞內(nèi)GDYO表面可形成獨特的蛋白冠，其中高度富集STAT3蛋白分子。STAT3是細胞內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄因子，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。研究表明，GDYO-STAT3的強相互作用影響了腫瘤相關(guān)巨噬細胞表型，使其由促進腫瘤的M2型逆轉(zhuǎn)為抑制腫瘤的M1型，改善腫瘤微環(huán)境的免疫抑制，增加殺傷性T細胞浸潤及激活，提高PD-L1抗體的療效，提升免疫檢查點療法的療效。

　　GDYO獨特的sp和sp2碳原子和高度的π共軛結(jié)構(gòu)，以及表面的氧化基團C-OH及C=O，影響其與生物分子之間的相互作用。GDYO與STAT3蛋白分子的強作用同時取決于GDYO的表面化學(xué)與STAT3蛋白的二級結(jié)構(gòu)及序列，由結(jié)構(gòu)匹配、氫鍵和鹽橋驅(qū)動。這解釋了GDYO-STAT3獨特的強相互作用分子機制。該研究綜合運用蛋白組學(xué)、高性能理論計算的分子機制解析及同位素定量技術(shù)，首次探究了巨噬細胞內(nèi)納米顆粒-蛋白質(zhì)界面的相互作用機制，為深入理解納米-生物界面調(diào)控納米材料復(fù)雜生物學(xué)效應(yīng)提供了新認識。

　　陳春英課題組致力于納米材料-生物界面，尤其是與生物分子（蛋白質(zhì)、DNA和脂質(zhì)）互作的研究，并取得系列進展，發(fā)現(xiàn)碳納米管通過快速吸附血液中的蛋白分子形成納米蛋白冠來降低急性毒性（PNAS, 2011, 108, 16968-16973）；研究Gd@C82(OH)22納米粒子與臨床肺癌患者血液中重要補體成分C1q蛋白分子發(fā)生特異性結(jié)合，改變C1q分子結(jié)構(gòu)，激活先天性免疫反應(yīng)（Nano Letters 2019, 19, 7, 4692-4701）；報道二硫化鉬納米材料由納米蛋白冠介導(dǎo)的獨特的體內(nèi)轉(zhuǎn)運、代謝和生物利用過程（Nature Nanotechnology 2021, 16, 708-716）。這些研究為納米生物效應(yīng)與納米醫(yī)學(xué)研究提供關(guān)鍵、前沿的分析手段，推動了納米生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

　　研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）及廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃的支持。

氧化石墨炔與其胞內(nèi)蛋白冠相互作用改善腫瘤免疫抑制微環(huán)境