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小我私家登录 法人登录 一周前沿科技盘货〔129〕｜DNA折纸纳米反映器突破，高效化学动力肿瘤疗法；单细胞精度解析海洋微生物组：环己烷变废为宝

基在活性氧的肿瘤疗法，如光动力、声动力及化学动力疗法遭到关注，由于它们能毁伤肿瘤细胞。差异在需要光或者超声的前二者，化学动力疗法经由历程芬顿反映将体内过氧化氢转化为毒性活性氧杀伤肿瘤，无需特别前提。然而，其疗效受多种因素限定。对于此，中国科学院国家纳米科学中央丁宝全团队取患了相干突破。

微生物和其合成的酶支撑着生物圈的要害生态历程。高效辨认情况中有特定代谢功效的细胞及酶是研究热门。近日，中国科学院青岛生物能源与历程研究所结合其他机构开发了新技术举行了摸索。

基在国际科技立异中央收集服务平台科创热榜逐日榜单形成的一周科技影象，咱们推出《一周前沿科技盘货》专栏。今天，为各人带来第129期。

1《Science Advances》丨DNA折纸纳米反映器突破，高效化学动力肿瘤疗法

基在DNA折纸的酶级联纳米反映器的设计构建与医治机制

基在份子自组装的DNA纳米结构因其切确可控、易在润色和生物可降解等特征，成为有潜力的药物靶向运输纳米载体。尤其是针对于肿瘤医治，活性氧（ROS）为基础的疗法如化学动力学疗法，因其不依靠氧气及外部能量源（如光或者超声），尤其合适在深层结构肿瘤的微创医治。然而，化学动力学疗法的效果受限。

为解决这些问题，中国科学院国家纳米科学中央丁宝全团队设计了基在DNA折纸技术的酶级联纳米反映器，以提高化学动力学疗法效率并激活抗肿瘤免疫。该纳米反映器经由历程于单一DNA折纸结构上切确安插具备葡萄糖氧化酶活性的金纳米颗粒及过氧化物酶活性的氧化铁纳米团簇，优化了酶的位置及间隔，增强了催化活性与稳定性。这类设计促成了过氧化氢天生及谷胱甘肽消耗，降低了pH值，从而提高了芬顿反映效率，增长了ROS天生，强化了肿瘤细胞杀伤效果。此外，颠末靶向润色的纳米反映器能高效进入细胞，引诱多种细胞灭亡模式，并于小鼠试验中显示出促成树突状细胞成熟及触发顺应性免疫应对的能力，有用按捺了肿瘤生长。

此研究展示了结合利用多种纳米酶及医治组件举行精准集成的可能性，为肿瘤医治斥地了新的路径。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr9196

2《The Innovation》丨单细胞精度解析海洋微生物组：环己烷变废为宝

FISH-scRACS-Seq技术剖析并挖掘微生物组功效

近日，中国科学院青岛生物能源与历程研究所结合天然资源部第一海洋研究所、山东年夜学等，开发了荧光原位杂交介导的拉曼激活单细胞分选与测序（FISH-scRACS-seq）技术。该技术可以或许“物种-代谢”双靶向性于情况样品中直接辨认及挖掘功效单细胞和其编码的酶资源。研究使用这一技术，辨认及分选出海洋中活跃降解环烷烃的γ-变形菌，进而经由历程其单细胞全基因组序列发现了一类于全世界低温海洋中降解环烷烃的P450酶。

FISH-scRACS-seq技术可以或许于全生态体系规模，以单个菌体的精度，建设生态历程特性、细胞原位代谢能力、全基因组序列、代谢路子、酶催化功效五个生命尺度之间的联系关系机制，为微生物和其酶资源的发现及挖掘斥地了新的技术线路。

微生物和其合成的种种酶支撑着生物圈中较多要害的生态历程。于情况中高效辨认与挖掘具备特定原位代谢功效的细胞及酶是微生物组科学与工业的热门。

该研究开发了FISH-scRACS-seq技术，使用荧光原位杂交辨认目标微生物，并经由历程单细胞拉曼光谱分析其代谢功效，实现“物种-代谢”双靶向的单细胞分选及全基因组测序。这项技术于纯造就混菌系统及繁杂泥土菌群中验证了其特异性及敏捷度，显示出高达99.14%的基因组笼罩度，有助在深切挖掘细胞原位代谢功效相干的酶基因或者调控元件。

进一步的研究从渤海发现了可以或许降解环己烷的γ-变形菌，并初次展现假交替单胞菌具备高效降解环己烷的能力，这患上益在其新型P450酶体系（P450PsFu），能于体外将有毒的环己烷转化为无毒的环己醇。只管这类酶于全世界海洋微生物组中相对于少见，但它们广泛漫衍在低温海域，为低温海洋生态体系中环烷烃降解提供了新的看法，并为处置处罚烃类污染提供了生物修复资源。FISH-scRACS-seq技术与微生物组联系关系分析相联合，为解析生态体系中的细胞代谢功效至酶催化功效间的联系关系机制提供了新的有用路子。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675824001978

3《The Plant Cell》丨展现PSII修复之谜：温度驱动的膜流动性变化

差异温度下膜的流动性变化对于差异基因型的PSII修复影响的事情模子示用意

光相助用作为地球生命运动的基础历程，于能量转换历程中不成防止地孕育发生有害副产物即活性氧。这些活性氧破坏脂质膜结构，毁伤膜整合卵白特别是光体系II焦点卵白，进而影响光相助用效率及植物生产力。是以，于情况前提颠簸下，和时修复光体系II卵白对于维持光合体系稳态具备要害作用。

近日，中国科学院份子植物科学卓着立异中央研究员Chanhong Kim团队的研究展现了温度变化致使的膜流动性差异对于PSII修复机制的影响。研究发现，于低温前提下，缺少FtsH2卵白酶的突变体体现出冷敏感性，而对于高温不敏感。于冷勒迫下，膜流动性降低，需要增强FtsH2与其他身分组成的复合物的底物提取能力而非依靠其卵白酶降解功效，以维持PSII的功效。而于较高温度下，膜流动性增长，使患上其他FtsH组分足以维持底物提取，注解差异温度前提下膜流动性对于PSII修复历程的主要性和其热力学特性。

该研究深化了咱们对于温度勒迫怎样经由历程转变膜流动性来影响植物生物学历程的理解，并为摸索叶绿体功效及压力顺应提供了新视角。这一结果对于在理解光相助用顺应性及提高作物抗逆性具备主要意义。

原文链接：https://academic.oup.com/plcell/article-abstract/37/1/koae323/7922501?redirectedFrom=fulltext login=false

4《Cell Reports》丨新型单细胞谱系追踪技术问世

DuTracer设计和其于类器官中的运用示用意

近日，中国科学院广州生物医药与康健研究院彭广敦研究团队开发出新型单细胞谱系示踪技术（DuTracer）。这一技术经由历程巧妙联合CRISPR-Cas9及Cas12a两种基因编纂工具，晋升了细胞谱系追踪的精度及深度，为解析胚胎发育、器官再生及疾病机制提供了新工具。

生物学中，细胞谱系示踪近似在绘制细胞家族树，来追溯细胞从起源到剖析的完备历程。传统要领因技术限定导致信息纪录不全，而基在CRISPR的基因编纂技术提高了分辩率，却存于靶点间年夜片断删除了难题，犹如于纪录家族汗青时丢掉要害代际信息。

DuTracer的立异的地方于在同时使用Cas9及Cas12a两种核酸酶，并经由历程节制它们的激活时间，防止多靶点同时编纂引发的滋扰。试验显示，该技术于小鼠胚胎干细胞及类器官模子中降低了90%以上的有害删除了事务，且纪录的细胞破裂层级更深，可以或许更精准地另有原细胞剖析路径。

该研究于HEK293T细胞及小鼠胚胎类器官中验证了DuTracer的性能。结果显示，该技术可以或许清楚区别心脏细胞的差异起源如第同心专心域及第二心域，并可以展现神经中胚层前体细胞的剖析偏好性。

DuTracer为单细胞水平的谱系追踪设立了新尺度。同时，这一技术适用在胚胎发育研究，并有望用在解析癌症转移、器官再生等繁杂历程。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124724014566

5《JACS》丨小孔径年夜用途，新型COFs的集水奇迹

共价有机框架拓扑结构研究取患上进展

随着水资源欠缺问题日趋严峻，中国科学院国家纳米科学中央韩宝航课题组及施兴华课题组，结合中国科学院年夜学何裕建课题组开发了一种新型质料来资助从空气中捕水。这类质料是由两种具备近似三叶草外形孔洞的共价有机框架（简称clv-COFs）组成，并展示了新的kgd-v拓扑结构。这些质料尤其擅长于低湿度情况下捕捉水份。

通常来讲，孔径小在1.2纳米的质料可以或许于相对于湿度低在70%的情况下高效地接收水份。这项研究中，经由历程利用C2v-及C3-对于称单体构建了这两种新型COFs质料，它们不仅拥有理想的孔径巨细，另有简化了制造历程。测试注解，这两种质料的孔径划分为1.0纳米及1.2纳米，且具备很好的结晶性。

试验结果显示，clv-COF-1质料能于相对于湿赢多多-度为50%时接收高达131毫克/克的水份，并于一个集水周期内仅需100分钟便可完成吸水历程。于现实运用前提下（28°C、相对于湿度45%），clv-COF-1天天每一公斤质料可以或许网络约莫1.73升水。这注解该质料于减缓水资源欠缺方面有巨年夜潜力。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c12973

6《Advanced Functional Materials》丨双效合一：NFN@C纳米催化剂的抗癌潜力

NFN@C催化剂的合成和肿瘤催化医治示用意

近日，中国科学院合肥物资科学研究院强磁场科学中央研究员王辉与张欣课题组相助，依托稳态强磁场试验装配电子顺磁共振丈量技术，研发出新型碳包覆铁酸镍纳米催化剂（NFN@C），并发现NFN@C于抗肿瘤医治方面的潜力。

该研究将镍元素掺入Fe?O?晶体结构中，设计出具备碳包覆层的铁酸镍纳米催化剂。镍的掺入调治了纳米催化剂的电子结构，优化了纳米催化剂的催化性能，使纳米催化剂于肿瘤微情况中可以或许更高效地催化过氧化氢转化为羟基自由基，从而晋升化学动力学医治效果。研究使用电子顺磁共振丈量技术，不雅测到羟基自由基的特性峰，发现镍掺入后羟基自由基旌旗灯号增强，证明了电子密度调控对于晋升NFN@C芬顿反映效率的作用。同时，NFN@C于近红外二区光照射下揭示出优秀的光热转化能力，为肿瘤医治提供了光热医治与化学动力学医治的协同作用，增强了其抗肿瘤效果。

研究团队另有经由历程理论盘算深切分析了镍掺入对于NFN@C电子结构的影响。盘算结果注解，镍的掺入转变了催化剂中反映活性中央的局域电子密度，降低了芬顿反映的活化能，提高了反映的选择性及效率。这一盘算结果为优化催化剂设计提供了理论依据，并为近似纳米质料于其他运用中的优化提供了新思绪。

试验结果显示，NFN@C于体外试验中揭示了优秀的抗肿瘤效果，并于动物试验中证实了其优胜的肿瘤按捺能力。联合近红外二区光照射，NFN@C可以或许提高肿瘤细胞的灭亡率，揭示出更强的医治效应。该纳米催化剂的优化设计增强了催化活性，有望为未来的癌症医治提供新标的目的。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202422270

关在“科创热榜-前沿科技”

国际科技立异中央收集服务平台（www.ncsti.gov.cn），基在中科院、工程院、医科院、农科院、985高校和新型研发机构等近200家科研院所、单元宣布的研究结果，多源动态提取并按领域维度、期刊级别、立异载体、学者信息、时间梯度等多维度权重，经人工智能盘算分析，形成保举榜单，逐日更新。

195827 一周前沿科技盘货〔129〕｜DNA折纸纳米反映器突破，高效化学动力肿瘤疗法；单细胞精度解析海洋微生物组：环己烷变废为宝 3777 科创热榜前沿科技周报 科创热榜前沿科技周报 国际科技立异中央收集服务平台 国际科技立异中央收集服务平台 2025-02-17 ./W020250217592672769949.png-赢多多-