在一項新的研究中，來自日本東京大學(xué)的研究人員以一種全新的方式使用人工DNA來靶向和殺死癌細(xì)胞。該方法在實驗室測試中對人類宮頸癌衍生細(xì)胞和乳腺癌衍生細(xì)胞以及小鼠的惡性黑色素瘤細(xì)胞有效。相關(guān)研究結(jié)果于2022年12月20日在線發(fā)表在Journal of the American Chemical Society期刊上，論文標(biāo)題為“Oncolytic Hairpin DNA Pair: Selective Cytotoxic Inducer through MicroRNA-Triggered DNA Self-Assembly”。

這些作者構(gòu)建出一對化學(xué)合成的、發(fā)夾形狀的、殺死癌癥的DNA。當(dāng)這對DNA被注射到癌細(xì)胞中時，它們與某些癌癥中過度產(chǎn)生的microRNA（miRNA）分子連接。一旦與miRNA連接，它們就會散開并結(jié)合在一起，形成更長的DNA鏈，從而引發(fā)免疫反應(yīng)。這種免疫反應(yīng)不僅殺死了癌細(xì)胞，而且阻止了癌變組織的進(jìn)一步生長。這種方法與傳統(tǒng)的抗癌藥物治療不同，希望能帶來一個藥物開發(fā)的新時代。

遺憾的是，癌癥是一個眾所周知的全球健康問題，目前的治療方法有其局限性。然而，基于核酸----DNA和RNA，它們是重要的信息攜帶分子---的藥物能夠控制細(xì)胞的生物功能，并有望改變醫(yī)學(xué)的未來，為克服癌癥和其他由病毒和遺傳疾病引起的難以治療的疾病的努力提供一個重要的推動力。

在這項新的研究中，東京大學(xué)工程研究生院助理教授Kunihiko Morihiro和教授Akimitsu Okamoto及其同事們受到啟發(fā)，利用人工DNA構(gòu)建新的抗癌藥物。Okamoto說，“我們認(rèn)為，如果我們能夠構(gòu)建出作用機制與傳統(tǒng)藥物不同的新藥物，它們可能對迄今為止無法治療的癌癥有效。”

核酸藥物用于癌癥治療一直是個挑戰(zhàn)，因為很難使核酸區(qū)分出癌細(xì)胞和其他健康細(xì)胞。這意味著如果健康細(xì)胞不慎被攻擊，就有可能對患者的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。然而，這些作者首次能夠開發(fā)出一種發(fā)夾形狀的DNA鏈，能夠激活天然免疫反應(yīng)來瞄準(zhǔn)并殺死特定的癌細(xì)胞。

圖片來自Journal of the American Chemical Society, 2022, doi:10.1021/jacs.2c08974。

癌細(xì)胞可以過度表達(dá)，或制造過多的某些DNA或RNA分子的拷貝，導(dǎo)致它們不能正常運作。這些作者構(gòu)建出一對稱為oHP的溶瘤（殺癌）發(fā)夾DNA。當(dāng)這對oHP遇到一種在一些癌癥中過度表達(dá)的叫做miR-21的miRNA時，它們被觸發(fā)形成更長的DNA鏈。

通常情況下，由于具有彎曲的發(fā)夾形狀，這對oHP不會形成更長的DNA鏈。然而，當(dāng)這對人工oHP進(jìn)入癌細(xì)胞并遇到miR-21時，它們會打開與之結(jié)合并形成一條較長的鏈。然后，這導(dǎo)致免疫系統(tǒng)將過量表達(dá)的miR-21的存在識別為危險，并激活先天免疫反應(yīng)，最終導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。

這些測試表明這對oHP對在人類宮頸癌衍生細(xì)胞、人類三陰性乳腺癌衍生細(xì)胞和小鼠惡性黑色素瘤衍生細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的過量表達(dá)的miR-21有效。Okamoto說，“我們發(fā)現(xiàn)的由于較短的DNA片段 oHP和過量表達(dá)的miR-21之間的相互作用而形成的長DNA鏈，是它作為選擇性免疫擴增反應(yīng)的第一個例子，可以導(dǎo)致腫瘤消退，從而提供了一類新的作用機制與已知的核酸藥物完全不同的核酸候選藥物。這項研究的結(jié)果對醫(yī)生、藥物發(fā)現(xiàn)人員和癌癥患者來說是個好消息，因為我們相信它將為他們提供藥物開發(fā)和用藥政策的新選擇。接下來，我們將以這項研究的結(jié)果為目標(biāo)進(jìn)行藥物開發(fā)，并詳細(xì)研究藥物的功效、毒性和潛在的給藥方法。”

在治療方法可用之前，這項研究還有許多步驟要走，但是這些作者對核酸在新藥發(fā)現(xiàn)中的好處充滿信心。（ Bioon.com）

參考資料：

1. Kunihiko Morihiro et al. Oncolytic Hairpin DNA Pair: Selective Cytotoxic Inducer through MicroRNA-Triggered DNA Self-Assembly. Journal of the American Chemical Society, 2022, doi:10.1021/jacs.2c08974.

2. Artificial DNA kills cancer: Hairpin-shaped DNA binds with microRNA in cancer cells to trigger an immune response
https://medicalxpress.com/news/2022-12-artificial-dna-cancer-hairpin-shaped-microrna.html