東京大學研究人員正創造告別癌症的全新方式:人造DNA
東京大學的研究人員利用人工DNA在抗擊癌症方面取得了突破性進展。在實驗室測試中,該方法有效地針對並摧毀了人類宮頸癌和乳腺癌細胞以及小鼠的惡性黑色素瘤細胞。該團隊設計了一對化學合成的DNA,形狀像髮夾,專門用於殺死癌細胞。當注射到癌細胞中時,這些DNA對附著在某些癌症中過度產生的微RNA(miRNA)分子上。
這些DNA對附著在miRNA上後,解開並結合,形成更長的DNA鏈,激活了免疫反應。這種反應不僅消除了癌細胞,而且還阻止了癌症的繼續生長。這種創新方法有別於傳統的癌症藥物治療,希望能開創藥物開發的新時代。
癌症是一種影響到全球數百萬人的疾病。癌症是死亡的主要原因之一,2018年大約有960萬人死亡。據估計,五分之一的男性和六分之一的女性在其一生中會患上癌症。
癌症是可悲的全球健康問題,目前的治療方法有其局限性。然而,基於核酸–即DNA和RNA,這些重要的信息攜帶分子–的藥物可以控制細胞的生物功能,並有望改變醫學的未來,為克服癌症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巨大的推動力。
東京大學的一個研究小組在助理教授Kunihiko Morihiro和工程研究生院的教授Akimitsu Okamoto的領導下受到啟發,利用人工DNA創造一種新的抗癌藥物。Okamoto說:”我們認為,如果我們能夠創造出通過與傳統藥物不同的作用機制起作用的新藥物,它們可能對迄今為止無法治療的癌症有效。”
核酸藥物用於癌症治療一直是個挑戰,因為很難使核酸區分出癌細胞和其他健康細胞。這意味著如果健康細胞不慎被攻擊,就有可能對病人的免疫系統產生不利影響。然而,該團隊首次能夠開發出一種髮夾狀的DNA鏈,能夠激活自然免疫反應,以瞄準並殺死特定的癌細胞。
腫瘤溶解性DNA髮夾對(oHPs)被引入到癌細胞中。當oHPs遇到致腫瘤的過度表達的microRNA(miRNA)時,它們會解開,與miRNA和彼此連接,形成更長的DNA鏈。這些拉長的鍊子然後觸發免疫反應,即身體的內在防禦機制,從而抑制腫瘤的進一步生長。
癌細胞可以過度表達或製造過多的某些DNA或RNA分子的副本,導致它們無法正常運作。該團隊創造了被稱為oHPs的人造腫瘤(殺癌)髮夾DNA對。當這些oHPs遇到一種叫做miR-21的短(微)RNA時,它們被觸發形成更長的DNA鏈,這種RNA在一些癌症中過度表達。
通常情況下,由於其彎曲的髮夾形狀,oHPs不會形成更長的鏈。然而,當人工oHPs進入一個細胞並遇到目標microRNA時,它們會打開與之結合併形成一條較長的鏈。然後,這導致免疫系統將過量表達的miR-21的存在識別為危險,並激活先天免疫反應,最終導致癌細胞死亡。
這些試驗對在人類宮頸癌衍生細胞、人類三陰性乳腺癌衍生細胞和小鼠惡性黑色素瘤衍生細胞中發現的過表達的miR-21有效。”該研究小組發現的由於短DNA oHPs和過量表達的miR-21之間的相互作用而形成的長DNA鏈,是其作為選擇性免疫擴增反應的第一個例子,可以針對腫瘤的消退,提供了一類新的核酸藥物候選物,其機制與已知的核酸藥物完全不同,”Okamoto說。
“這項研究的結果對醫生、藥物發現研究人員和癌症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和用藥政策的新選擇。下一步,我們將以這項研究的結果為目標進行藥物研發,並詳細研究藥物的功效、毒性和潛在的給藥方法”。
在提供治療方法之前,這項研究仍有許多步驟要走,但該團隊對核酸在新藥發現方面的好處充滿信心。