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  分子科學強調宏觀物質的性質和性能很大程度上取決于其構成分子的分子結構。然而，現有研究發現，分子的聚集可以產生超出單個分子性質的新功能。例如，在聚集誘導發射（AIE）現象中，分子在聚集狀態下由于分子運動的抑制而發光增強，而在單分子狀態下則表現較弱的發光。考慮到眾多材料在日常應用多以宏觀的聚集態形式，因此，了解聚集體的形成過程，實現聚集過程的精確調控是材料科學研究的重要內容。

  生物體擁有其獨特的生物分子聚集調控機制，如蛋白的聚集體形成、染色質的可及性調控。但尚無可用于外源性分子于生物體內的聚集調控方法。在生物體內實現精確和可控的分子聚集，利用分子聚集體的特有性質則可進一步實現疾病診斷和治療。酶作為生物體中不可或缺的組成部分，能夠催化多種生化反應，其異常活性或表達與癌癥等疾病的發生與進展密切相關。建立具有腫瘤過表達酶靶向性的分子，并利用酶的催化反應特性可調節分子的聚集，從而實現精確的分子聚集。而分子聚集后的新性質（如熒光和光動力活性）則可進一步實現對癌癥診斷和治療目的。盡管酶促催化在“開-關”型熒光探針方面已有廣泛應用，但利用酶促反應調節分子聚集狀態以實現更復雜和多功能的生物醫學應用的研究仍然較少。

  近期，香港中文大學（深圳）唐本忠教授，趙征教授團隊與香港中文大學附屬第二醫院王紹娟院長團隊提出了一種利用腫瘤相關的γ-谷氨酰胺轉移酶（GGT）催化活性實現聚集誘導發光光敏劑（AIE-PS）細胞內聚集態調控的策略（圖1）。該策略利用GGT實現AIE-PS于腫瘤部位靶向性聚集。并通過PS聚集增強的光動力活性實現了中了的靶向光動力治療。該工作以“Enzymatically Catalyzed Molecular Aggregation”為題發表在《Nat. Common.》上（Nat. Common., 2024,15,9999.）。文章第一作者是香港中文大學附屬第二醫院博士后汪文錦博士。

圖 1. GGT介導的TBmA-Glu聚集增強光動力治療機制。

  研究發現，GGT可催化激活AIE-PS聚集（圖2a，2b）并激活其光動力活性（圖2c，2d），不僅可以導致腫瘤相關的GGT的氧化性損傷（圖2c，2e），降低細胞內還原性谷胱甘肽含量（圖2f），增加腫瘤細胞對光動力治療的敏感性。同時，光敏劑分子也可通過一型光動力誘導腫瘤細胞脂質過氧化物蓄積，谷胱甘肽過氧化物酶4含量下調，從而激活腫瘤的鐵死亡。研究發現，該策略不僅在細胞水平可實現腫瘤的選擇性殺傷，在活體水平也可以實現腫瘤的靶向性抑制（圖2g，2h）。該策略設計的GGT激活性AIE-PS表現出卓越的腫瘤靶向能力和治療效率，同時該策略也證明酶活性可作為生物體內小分子聚集過程調控的有效目標，從而推進各種疾病的創新治療策略。

圖2. GGT激活型AIE-PS實現腫瘤的靶向治療。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54291-1