Enzyodynamisk terapi på nanoskala

Enzyodynamisk terapi (EDT) er en ny type af reaktive oxygenarter (ROS)-relateret dynamisk terapeutisk modalitet, som i tilstrækkelig grad udnytter de enzym-udløste katalytiske reaktioner i levende organismer og opnår sygdomsbehandling ved at kontrollere generering eller eliminering af ROS. ROS refererer til et meget aktivt kemisk stof, der indeholder frie iltradikaler i kroppen eller det naturlige miljø. ROS ved fysiologisk koncentration er gavnlig for udviklingen af ​​levende organismer.

Men overdreven ROS-produktion forårsager oxidativ skade, som er forbundet med en lang række sygdomme, herunder maligniteter, neurodegeneration, hjerte-kar-sygdomme, inflammation og så videre.

En nylig anmeldelse, offentliggjort i MedComm—Biomaterials and Applications , er designet af prof. Yu Chen og skrevet af hans postdoktorale forsker Dr. Zeyu Wang og Ph.D. studerende Hui Huang (Materdicine Lab, School of Life Sciences, Shanghai University, Shanghai, Kina).

En bølge af nanomaterialer med unikke ROS-regulerende egenskaber er blevet anvendt i vid udstrækning inden for forskellige biomedicinske områder. Blandt dem indeholder en type nanomateriale kaldet nanozyme enzymers katalytiske evner, som kan reagere på ekstern excitation og derefter udløse interne biokemiske reaktioner i væv til at producere eller forbruge ROS.

I henhold til materialetyper klassificeres nanozymer primært i følgende flere kategorier, herunder metal, metaloxider, metalsulfider, kulstofbaserede materialer, kompositmaterialer og nogle nye organiske nanosystemer.

Alternativt kan de opdeles i den specifikke oxidoreduktasefamilie, hydrolasefamilie, lyasefamilie og så videre, baseret på deres iboende katalytiske typer. Zeyu og Hui introducerede systematisk oxidoreduktaserne, herunder oxidase (OXD), glucoseoxidase (GOD), peroxidase (POD), katalase (CAT), superoxiddismutase (SOD) og glutathionperoxidase (GPx)-lignende nanozymer.

Essensen af ​​katalyse er, at katalysatoren ændrer reaktionsvejen og leder reaktionen langs en bane med lavere aktiveringsenergi for at accelerere reaktionshastigheden.

Derfor er det primære mål med forskningen i den katalytiske mekanisme af nanozymer at afsløre processen med atomare omarrangering af reaktanter på overfladen af ​​nanozymmaterialer, identificere reaktionsvejen og kinetikken med den laveste aktiveringsenergi, etablere lovene for deres kemiske sammensætning og struktur, der påvirker katalytisk effektivitet, og giver grundlag for forskning og design af nanozymer.

Baseret på dette gennemgik Zeyu og Hui den vigtigste katalytiske mekanisme af oxidoreduktaser, herunder POD, OXD, CAT og SOD. De listede også næsten alle tilgængelige faktorer for regulering af nanozymaktivitet.

Da forskellige nanozymer har særskilte karakteristika for ROS-produktion eller -clearance, opsummerede Zeyu og Hui omfattende EDT's repræsentative strategier til behandling af forskellige typer sygdomme ved at regulere ROS-niveauet, hovedsageligt inklusive ROS-producerende-baserede sygdomme, såsom cancer, bakteriel infektion og ROS-oprensning involverede sygdomme, herunder inflammation og neurodegeneration.

Baseret på en grundig forståelse og opsummering af klassificeringen og den katalytiske mekanisme af nanozymer, regulering af nanozymaktivitet samt forskningens fremskridt inden for nanozymaktiveret/augmented enzyodynamisk terapi, gav Zeyu og Hui også ny indsigt i de udfordringer og muligheder, som EDT står over for. . Denne omfattende gennemgang er til gavn for udviklingen af ​​EDT-baserede terapeutiske strategier.

Flere oplysninger: Zeyu Wang et al., Enzyodynamisk terapi på nanoskala, MedComm—Biomaterials and Applications (2023). DOI:10.1002/mba2.53

Leveret af Sichuan International Medical Exchange and Promotion Association