近日，在發表于《自然-實驗手冊》的一篇論文中，中國科學院深圳先進技術研究院研究員耿晉團隊介紹了如何在活體細胞內通過光介導進行原位大分子合成。這樣生成的胞內聚合物為增強肌動蛋白聚合、調節細胞內微環境、生物成像應用以及癌癥治療策略研究提供了新途徑和新思路。
由于細胞內化學環境高度復雜且細胞對外部刺激極為敏感，利用化學手段在活細胞內實現分子結構轉化特別是大分子合成，一直以來都較為困難。
針對這一難題，研究團隊將高生物相容性單體引入活細胞中，然后使用光激活來啟動聚合反應。使用光啟動可對聚合過程進行精確的空間和時間控制，且具有快速的反應動力學和較好的生物相容性。根據波長不同，大約5至10分鐘即可合成不同結構的大分子聚合物，這種短暫的反應時間對于避免細胞應激和細胞內容物的變性至關重要。
細胞內生成的大分子聚合物具有廣泛的潛在應用。細胞內大分子聚合物生成導致的細胞環境黏度增加，可對肌動蛋白聚合、細胞結構、細胞周期調控和細胞遷移行為產生深遠影響。使用特殊單體通過原位聚合，它們還可被用作生物傳感器和生物成像造影劑，實現對細胞的長期跟蹤。
更重要的是，研究團隊發現，一些單體可作為前體藥物通過聚合誘導癌細胞周期阻滯、自噬、凋亡和壞死性死亡，降低癌細胞遷移和運動的能力。
除癌癥治療外，這種細胞內大分子聚合方法學在干細胞研究和神經退行性疾病領域也擁有巨大的潛力。
“在細胞內產生定制功能性的大分子聚合物，使我們朝著實現先進的治療策略和創新的生物成像方法又邁進了一步。”論文通訊作者耿晉說。
