本文聚焦于核酸适配体在癌症治疗和药物开发等领域的应用,重点介绍了L – RNA适配体的特性、筛选难题及香港城市大学课题组的创新解决方案,还阐述了核酸适配体的优势、应用范围及未来的研究计划。
核酸适配体作为一种极具潜力的靶向药物分子,在癌症治疗以及药物开发等众多领域,正展现出极为广阔的应用前景。
其中,L – RNA适体属于非天然核酸适配体的范畴。它具备很强的生物稳定性,能够有效抵抗核酸酶的降解。目前,已经有基于L – RNA的核酸适配体进入到了临床研究阶段。
L – RNA适配体可以通过独特的结构识别方式,特异性地靶向病理性核酸分子,例如疾病标志物G – 四链体(G4,G – quadruplexes)。它能与细胞内的靶标G4相结合,进而调控其功能,最终达到治疗疾病的效果。基于此,L – RNA适配体可被视为一种新型且极具前景的核酸靶向工具。
然而,传统筛选这类分子的方法存在着明显的瓶颈。筛选过程不仅繁琐,而且失败率较高。为了突破这一困境,科学家们一直在积极寻找更高效的解决方案。
香港城市大学郭骏杰教授课题组提出了一项创新举措。为了提升针对G4靶标的L – RNA适配体的筛选效率,他们为L – RNA适配体提前设计了一种呈折叠状的茎环结构,以此提高其与G – 四链体的结合效率。并且,基于此理念开发了一个高效筛选平台——G4 – SLSELEX – Seq。
该平台通过引入预设的茎环结构库以及负向筛选技术,使筛选效率得到了大幅提高。它能够在短短三轮筛选过程中,从众多候选分子里精准地筛选出与G4结合的最佳适配体。
在此次研究中,研究人员仅用三轮筛选,就成功找到了一种针对EB病毒关键蛋白的L – RNA分子L – Apt1 – 12。这种分子不仅保留了预设的茎环结构,还形成了一个独特的“G – 三联体”(G – triplex)结构,使其能够高效且特异性地结合G4。
实验结果令人欣喜。L – Apt1 – 12可以显著降低EB病毒阳性癌细胞中病毒蛋白的水平,并且它只对携带EB病毒的癌细胞具有杀伤作用,而对正常细胞的影响极小。这充分表明,它有望成为治疗EB病毒相关癌症的有效手段。
姬丹阳指出:“与传统的天然核酸适配体(通常为D构型)相比,我们采用的L构型核酸适配体是天然分子的镜像型,具有更高的稳定性,这显著增强了其在临床应用中的潜力。”
核酸适配体的一大显著优势在于其高度特异性。传统化疗药物在发挥杀死癌细胞作用的同时,往往也会损害正常细胞,从而导致脱发等副作用的产生。而核酸适配体能够精确地靶向病变细胞或特定分子,不会对其他细胞产生影响,进而实现更精准的靶向治疗。这种特性有望减少治疗过程中的副作用,提高治疗效果,使得核酸适配体成为一种极具前景的精准医疗工具。
核酸适配体的应用领域十分广泛,并不局限于癌症和病毒感染。从理论上来说,只要疾病与基因或蛋白表达有关,它就可以用于任何基因相关疾病的治疗。姬丹阳表示:“通过开发专门靶向致病蛋白、DNA或RNA的核酸适配体,可以实现调控基因表达或蛋白功能的治疗效果。”
从当前的科研进展来看,已经有课题组开发出针对新冠病毒等RNA病毒的核酸适配体。这些适配体通过靶向病毒基因组的特定RNA序列来抑制病毒复制,为抗病毒治疗提供了全新的策略。
该团队计划对核酸适配体进行进一步优化,从而将其推向临床应用。尽管L构型的核酸适配体已经解决了传统核酸适配体在体内稳定性方面的问题,但仍然面临着其他挑战。例如,核酸适配体在体外和体内的环境存在差异,这种差异可能会影响其结构的折叠和功能的发挥。因此,继续优化核酸适配体,确保它们具有强大的结合力和高度的特异性,对于临床应用来说至关重要。
目前,这项技术研究主要集中在体外实验和细胞层面。姬丹阳现已入职苏州大学医学部放射医学与防护学院担任青年特聘教授,她将继续沿着之前的研究方向,专注于功能性核酸适配体和核酸药物的研发。接下来,她计划将研究扩展到活体实验,并结合放射医学和纳米技术等其他手段,实现核酸适配体在动物模型中的有效递送。这将是实现核酸适配体从实验室到临床应用的关键一步。
本文介绍了核酸适配体尤其是L – RNA适配体在疾病治疗领域的应用前景,香港城市大学课题组开发的高效筛选平台为其筛选带来突破,找到了有望治疗EB病毒相关癌症的L – RNA分子。核酸适配体具有高度特异性等优势,应用范围广泛,但仍需克服一些挑战,后续研究将朝着活体实验和临床应用推进。
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