分享一篇发表在science advances上的文章，题目为“Genotype-specific precision tumor therapy using mitochondrial DNA mutation-induced drug release system”，本文通讯作者有四位，分别是张开翔教授、史进进教授、张振中教授和刘军杰副教授，他们均来自郑州大学药学院。
精准地杀死肿瘤细胞而不影响正常细胞是一项挑战，而线粒体DNA（mtDNA）的突变是肿瘤的一个常见特征，可以作为理想的治疗靶点，实现基于基因型的个性化肿瘤治疗。这篇工作中，作者设计并合成了一个线粒体DNA突变诱导的药物释放系统（MIDRS），该系统由三部分组成：线粒体靶向适配体（Cyt C apt）、Cas12a/crRNA和Ce6-Q，Ce6-Q在被Cas12a切割之后恢复光敏活性，实现对肿瘤的光动力治疗。作者通过滚环扩增技术，利用含有Cyt C apt、Ce6-Q结合元件和Cas12a/crRNA结合元件的模板DNA合成了DNA/Mg2+杂交纳米花，其直径约为300 nm，电位约为-25 mV。Ce6-ssDNA,35nt与ssDNA-BHQ3,15nt缓慢退火得到Ce6-Q，通过碱基互补配对负载在纳米花上，通过在crRNA的5’端延伸20个碱基，使其与DNF上的互补序列结合，实现Cas12a/crRNA复合物的高效负载。作者通过凝胶电泳、紫外可见光谱、扫描电子显微镜等方法对MIDRS的形貌、尺寸、电位、负载效率进行了表征。
通过共聚焦显微镜，作者证明了MIDRS可以有效地将Cas12a递送到线粒体，Cas12a到细胞和的PCC约为-0.2，表明MIDRS的脱靶效应较低。之后利用小鼠黑色素瘤B16细胞和小鼠巨噬细胞RAW 264.7细胞作为模型细胞，设计了针对mtDNA ND2基因上特异性突变（mt.5465A>G）的crRNA，构建了MIDRSMT，并与针对野生型ND5基因的MIDRSWT进行对比。结果表明，MIDRSMT能够区分含有突变或野生型mtDNA的细胞，并在含有突变mtDNA的肿瘤细胞中诱导ROS爆发和凋亡，而不影响含有野生型mtDNA的正常细胞。此外，本文还验证了MIDRSMT对其他两种肿瘤细胞（小鼠结肠癌HCT116细胞和小鼠脐静脉内皮细胞MUVEC细胞）也具有同样的精准杀伤效果。作者通过转录组分析发现，MIDRSMT处理的B16细胞中，与细胞质DNA传感器相关基因显著上调，实验证明MIDRS可以损害线粒体稳态，导致氧化应激的mtNDA释放到细胞质，从而激活细胞质DNA传感器。之后作者还研究了MIDRS介导的释放mtDNA激活先天免疫的能力，发现MIDRSMT处理后可以激活cGAS-STING通路，进一步触发免疫反应。最后，作者在小鼠水平验证了MIDRS抗肿瘤作用以及适用于化疗药物的精准释放。
总之，本文报道了一种由mtDNA突变诱导的药物释放系统。原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi1965原文引用：DOI：10.1126/sciadv.adi1965
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