分享一篇发表在Nature Communications上的文章“Enzymatically catalyzed molecular aggregation”，通讯作者是来自香港中文大学（深圳）的唐本忠院士，赵征教授以及香港中文大学附属第二医院的王绍娟院长。第一通讯作者唐本忠院士团队致力于高分子化合物以及具有光电磁和生物功能材料的研究。
唐本忠院士院士团队于2001年发现了聚集诱导发光现象（AIE），当分子处于稀溶液中发光微弱，一旦聚集后由于分子运动的抑制而发光显著增强。人类使用的大多数材料都以聚集体的形式存在，因此了解聚集过程并实现聚集体的精确调控在材料科学中非常重要。但由于活细胞和体内环境的复杂性和动态性，在生物体内进行精确可控的单分子聚集过程仍然非常困难。本研究利用γ-谷氨酰转移酶（GGT）的催化反应特性调控了体内单分子聚集，开发了一种水溶性聚集诱导发光光敏剂TBmA-Glu，它能够被肿瘤过表达的GGT催化Glu基团的水解，诱导难溶的TBmA聚集并激活AIE和光动力活性。首先作者研究了分子的光物理特性，TBmA在高fw的DMF/H2O溶液中表现出典型的AIE现象，而TBmA-Glu则没有聚集，仅在固态发光，表明了Glu基团赋予了TBmA优异的水溶性。当fw达到约60% 时，TBmA开始聚集，AIE发射强度在80%处达到峰值，ROS生成能力则一直增强。TBmA-Glu和GGT共孵育后观察到发光强度显著增加，并对共孵育2小时后获得的产品进行LC-MS分析，发现一种保留时间和纯TBmA m/z值相同的产物，支持了GGT可以将TBmA-Glu转化为AIE活性状态的TBmA。
由于GGT在各种癌细胞中表达上调，作者团队研究了TBmA-Glu的抗肿瘤应用潜力，他们使用 GGT 上调的肝癌细胞系（HepG2）和正常肝细胞系（LO2）进行共孵育试验，TBmA-Glu在荧光素酶转染的HepG2细胞中被激活，并显示出与荧光发射的共定位，而在LO2细胞中则未检测到。在光动力活性实验中，他们发现TBmA-Glu和光处理后会产生大量ROS，氧化谷胱甘肽和还原谷胱甘肽的比率（GSSG/GSH）随时间而增加，GPX4水平显著降低，且细胞形态发生标志性铁死亡变化，证实了可以通过光动力效应实现GSH耗竭，触发癌细胞中的脂质过氧化积累和铁死亡。
最后，作者团队使用HepG2异种移植裸鼠模型和原位肝癌小鼠模型进行体内研究，TBmA-Glu注射可以实现肿瘤选择性激活，且具有显著的肿瘤光动力治疗效果。证实了TBmA-Glu是一种具有潜力的肿瘤追踪工具和光动力治疗分子。总之，本文利用肿瘤表达上调的GGT催化TBmA-Glu水解实现了细胞内调控聚集，并基于其聚集增强的光动力活性，通过光动力疗法实现癌细胞铁死亡，在活体层面实现了肿瘤的靶向性抑制。说明了酶催化是调节细胞内小分子聚集的有效方法，提出了针对各种疾病的创新治疗策略。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54291-1原文引用：10.1038/s41467-024-54291-1
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