大家好，今天给大家分享一篇最近发表在Angew上的文章，题目是“Arsenene:APotentialTherapeuticAgentforAcutePromyelocyticLeukaemiaCellsbyActingonNuclearProteins”,文章的通讯作者是南京大学化学化工学院的郭子建教授、赵劲教授和金钟教授。郭子建教授的研究方向包括无机药物化学、金属-生物大分子相互作用机制以及生物无机物种的荧光识别与检测。赵劲教授的研究方向包括金属蛋白和金属酶的结构、生物相容的金属催化反应和荧光小分子探针。金钟教授的研究方向包括能量的存储、转化与催化。
二维（2D）材料因其具有的独特的物理化学性质在电子器件、催化、能源存储和生物医学领域得到了广泛的研究和应用。砷烯是一种层状的2D新型纳米材料，有很高载流子迁移率和优良的光学性质，因此被半导体器件、纳米组装和光催化等领域。尽管三氧化二砷(砒霜)已经被用来治疗急性早幼粒细胞白血病(acutepromyelocyticleukaemia，APL)，然而关于砷烯在生物医药方面的作用研究还很缺乏。
作者首先通过液相剥离的方法合成了2D砷烯纳米薄片，随后对其物理化学性质包括形貌、大小、表面电荷、价态、稳定性和电化学性质进行了系统的表征。细胞*性实验发现砷烯对NB4早幼粒细胞白血病(APL)细胞和多种癌细胞有明显的细胞抑制作用，而对正常细胞无*性。进一步研究电化学和结构性质砷烯对细胞*性的影响，发现Zeta电位越高，其尺寸越小，2D层次结构，对砷烯的癌细胞的*性起着至关重要的作用。以NB4细胞为例，作者对砷烯引起细胞*性的机制进行了全面的生化分析，发现砷烯能够增加细胞内的活性氧(ROS)和线粒体去极化水平，最终导致NB4细胞发生凋亡。
无标记（labelfree）蛋白质组定量技术分析结果表明，砷烯能通过下调TXNL1进而调控整个细胞氧化还原稳态。生信分析进一步发现砷烯下调DNA聚合酶POLE、POLD1、POLD2和POLD3，进而影响核DNA复制、核苷酸切除修复和嘧啶代谢等通路。此外，这些被砷烯下调的蛋白也用蛋白免疫印记实验进行了验证。质谱分析砷烯与蛋白的相互作用，发现NB4细胞中的砷烯结合蛋白主要是核苷酸结合蛋白，细胞荧光研究细胞的形态，发现砷烯的作用主要发生在细胞核内，并破坏了细胞核。此外也发现砷烯也能损害NB4的细胞膜、溶酶体、线粒体和内质网，也能下调细胞表面的糖蛋白CD33水平。
考虑到2D砷烯未来的生物医用应用前景，作者最后在活体水平系统评价了其在小鼠体内生物安全性，发现砷烯在体重、溶血、血生化以及组织病理指标上均没有引起明显的*性，生物分布主要集中在肝脏中。这些都说明砷烯在活体水平具有很好的生物相容性。
总之，作者探究二维砷烯的生物应用潜力，系统研究了砷烯对NB4早幼粒细胞白血病细胞的*性机制，表明了砷烯作为一种安全的药物应用在APL治疗以及生物医药领域的可能性。
本文作者：TH
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