2025年2月8日，夜色直播 天然药物及仿生药物全国重点实验室汤新景和杨振军团队在学术期刊Journal of Medicinal Chemistry 在线刊登了最新研究成果“NQO1-Activatable Circular Antisense Oligonucleotides for Tumor Cell-Specific Survivin Gene Silencing and Antitumor Therapy”。
反义寡核苷酸（Antisense Oligonucleotides, ASO）技术在疾病治疗领域取得了显著进展。但线性反义寡核苷酸存在的非特异性结合非靶标序列导致其脱靶效应，环状刺激响应型ASO作为一种新型的基因调控工具，具有独特的优势。其在外界刺激（如光或内源性酶）作用下，环状ASO活化并恢复成线性ASO以及其基因敲降的功能。不同于团队前期发展的光活化的环状反义寡核苷酸，酶激活型ASO无需外界刺激因素，其利用肿瘤细胞内过表达的蛋白酶实现细胞选择性的环状ASO活化，并且能够在深部组织中实现活性ASO的定点释放。
研究团队提出了一种刺激响应性的环状反义寡聚核苷酸的基因敲降策略，发展了基于NAD(P)H：醌氧化还原酶-1 （NQO1）酶响应的环状ASO（circular ASO F8，cASO-F8）。cASO-F8是采用酶响应Q3PA触发基团和自离去连接臂将反义寡聚核苷酸的5’和3’端相连。在正常情况下， cASO-F8保持环状拓扑结构并无法与靶标mRNA结合。当过表达的NQO1酶存在时，cASO-F8能够被还原，从而触发自离去连接臂的断裂并释放出线性ASO，进而其与靶标RNA结合并促发RNase H的酶促靶标RNA的降解。
该研究首先在溶液实验中证实了cASO-F8特殊的环状拓扑学结构能够阻止其与靶标RNA结合，而NQO1酶还原释放出的线性ASO可以恢复对靶标RNA的结合能力和RNase H的酶促活性。在NQO1高表达的A549细胞中，cASO-F8被NQO1酶激活，释放出线性ASO，有效降低了靶标基因survivin的mRNA和蛋白表达水平，并诱导了细胞周期阻滞。而在A549细胞沉默NQO1或在NQO1低表达的细胞中（如H596和HEK 293T），cASO-F8保持环状拓扑结构，survivin基因沉默活性被抑制，显示出肿瘤细胞类型选择性。在原位A549肺癌小鼠模型中，采用了DNCA/CLD/DSPE-PEG2000递送系统，通过气管雾化给药的方式将cASO-F8递送至肺部，实现了cASO-F8在肺部长期滞留并高效渗透到肿瘤组织中。cASO-F8随后被肿瘤细胞内高表达的NQO1酶激活，释放出线性ASO，并高效敲降肿瘤细胞中的survivin基因，诱导肿瘤细胞凋亡并显著抑制了肿瘤的生长。
综上所述，该研究通过设计一种NQO1酶激活的环状ASO，实现了对肿瘤细胞的细胞特异性的靶基因敲降。其中自离去连接臂能够在肿瘤细胞内蛋白酶作用下断裂，释放出活性的线性ASO。这种设计避免了传统连接臂可能带来的稳定性问题和ASO对正常细胞中靶基因的非必要的敲降，降低了细胞间的脱靶效应，提高了药物的可控性和安全性。在小鼠原位肺癌模型上实现内源性刺激响应型反义核酸的功能调控，为核酸前药能够在肿瘤细胞内部的特定微环境中原位活化并实现精准治疗提供了可行性思路。
夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 2020级博士研究生赵晓然和许建飞、2023级博士研究生梁星星为该论文的共同第一作者，夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 天然药物及仿生药物全国重点实验室汤新景教授、杨振军教授和王倩博士为该论文的共同通讯作者。
论文链接：//doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c02428
第一作者简介
赵晓然，夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 2024届博士毕业生，研究方向为功能寡聚核苷酸的精准修饰及递送，在学期间以第一作者或共同作者身份在Sci. Adv.、Adv. Healthc. Mater.、J. Med. Chem.、Mater Today Bio等杂志上发表多篇学术论文。在读期间获得“北京大学博士研究生校长奖学金”、“北京大学三好学生”等荣誉。
许建飞，夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 2025届博士毕业生，研究方向为核酸药物化学。目前以第一作者或者共同作者在Sci. Adv.、J. Med. Chem.、Mater Today Bio、Dyes. Pigm.等期刊上发表多篇学术论文。在读期间获得“北京大学优秀科研奖”、“北京大学三好学生”等荣誉。
梁星星，夜色直播-夜色直播app-夜色直播下载 2023级博士研究生，研究方向为核酸药物化学。目前以第一作者或者共同作者在J. Med. Chem.、Sci. Adv.等期刊上发表多篇学术论文。在读期间获得“北京大学优秀科研奖”等荣誉。
天然药物及仿生药物全国重点实验室 供稿
