人工金屬酶作為一種潛在的分子藥物，有望在人體內(nèi)靶向治療癌細(xì)胞，減少癌癥治療副作用。但未搞清內(nèi)部催化機(jī)制時(shí)，其應(yīng)用就顯得有些束手束腳。

本月，北京工業(yè)大學(xué)和中科院高能物理所聯(lián)合的研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)進(jìn)展》上報(bào)告了一項(xiàng)研究，他們闡明了一種人工金屬酶的精細(xì)分子結(jié)構(gòu)和能級分布特征，并揭示了這種仿生酶的催化活性機(jī)制。

天然酶有高效的催化性能，但生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用對酶的穩(wěn)定性和免疫原性有更高要求。為此，研究者對酶進(jìn)行了一系列改造，使其得以在更多生物反應(yīng)中施展拳腳。
 
在新發(fā)表的研究中，科學(xué)家設(shè)計(jì)出活性中心為銅團(tuán)簇的人工金屬酶，輔以腫瘤靶向肽和血清白蛋白——前者幫助酶與腫瘤細(xì)胞定向結(jié)合，后者讓酶更穩(wěn)定、活性更高。為血清白蛋白換上金屬團(tuán)簇內(nèi)核后，其生物兼容性和金屬催化能力都有所改良。

經(jīng)過一系列計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種人工金屬酶與底物匹配度良好。而且，由于自身獨(dú)特的幾何形狀，人工金屬酶在腫瘤微環(huán)境中可長期、穩(wěn)定、選擇性地讓過表達(dá)的過氧化氫轉(zhuǎn)化，使其變?yōu)榱u基自由基和氧氣。羥基自由基既能持續(xù)切割腫瘤細(xì)胞的DNA，讓治療更高效，還能產(chǎn)生靈敏的化學(xué)發(fā)光，便于人們動態(tài)追蹤療效。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，隨著催化反應(yīng)的進(jìn)行，人工金屬酶的活性中心并不會損耗，因?yàn)閳F(tuán)簇的金屬價(jià)態(tài)實(shí)現(xiàn)了封閉式周期性循環(huán)，確保反應(yīng)更穩(wěn)定、持續(xù)。

這項(xiàng)研究意味著人工金屬酶的合成向精準(zhǔn)按需又邁進(jìn)一步。此外，金屬團(tuán)簇獨(dú)特的催化動力學(xué)和穩(wěn)定性構(gòu)造出新的反應(yīng)路徑，幫助人們建立可視化檢測、高效治療特定腫瘤的新方法。