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近期,研究人员开发出了一款名为 ASO-1570 的药物,实验显示它可成功激活肿瘤细胞的 " 自毁密码 ",迫使肿瘤停止生长,目前这款药物已进入 I 期临床试验。
撰文 | 李静慧(清华大学医学院)
癌症之所以难治,很大一个原因是它可以无限增殖。但实际上,很多癌细胞中原本都有一段 " 自毁密码 ",却被癌细胞 " 狡猾 " 地跳过了。如果能激活这段密码,治愈癌症前景可期。
今天我们来聊聊让癌细胞自毁的 " 自毁密码 " 是什么?为什么癌细胞能跳过?怎样才能激活这段密码?如果真能激活这段 " 自毁密码 ",我们离治愈癌症还有多远?
最近,《自然 · 通讯》(Nature Communications)发布了一项研究:癌细胞竟然能通过篡改基因的 " 剪辑规则 " 逃脱生长控制。来自美国杰克逊实验室与康涅狄格大学健康中心的科学家们,开发出了一款名为 ASO-1570 的药物,成功让癌细胞 " 自废武功 "。这种反义寡核苷酸(ASO)药物如同精准的基因剪辑师,通过重编程 RNA 剪接过程激活肿瘤细胞的 " 自毁密码 ",迫使肿瘤停止生长。
" 自毁密码 " 其实是人体细胞里的一种自我调控机制。
简单来说,人体内有一种叫 TRA2 β 的基因,它能制造一种和癌症有关的蛋白(TRA2 β 蛋白),这种蛋白可能会促进癌细胞生长。而毒性外显子(PE)就像是这个基因的 " 自毁密码 "。如果细胞检测到 TRA2 β 蛋白太多,毒性外显子就会启动一个 " 销毁程序 ",让这部分基因的指令(mRNA)被分解,减少蛋白的产生,防止细胞疯长,从而降低癌变的风险。" 自毁密码 " 就好像是细胞自己设定了一道安全阀,一旦危险信号过量,就会自动踩刹车,避免失控。
照理来说,有 " 自毁密码 ",癌细胞应该活不下来才是。但在实际情况中,癌细胞却钻了一个空子。
在生物体中,蛋白质合成的流程首先是以 DNA 为模板,转录合成前体 RNA,前体 RNA 再通过 RNA 可变剪接过程变成成熟 mRNA,最后是成熟 mRNA 被翻译成蛋白质。
如果把 DNA 比作生命剧本,RNA 可变剪接就是关键的 " 后期剪辑 " 过程——细胞通过选择性保留外显子(有效片段)并剪切内含子(冗余片段),将同一个基因的 RNA 粗产物 " 剪辑 " 成不同版本蛋白质的模板(mRNA)。就像导演用相同素材剪辑出剧情片或纪录片,正常情况下,细胞会用 RNA 剪接机制,将同一段 DNA 的 " 杀青版本 " 最终剪成能产生不同蛋白质的 " 公映版 "。
但如果出现 " 剪辑事故 ",某些关键的 " 安全机制 "(比如毒性外显子)会被错误地跳过,使得细胞无法 " 踩刹车 ",从而不断增殖,最终形成肿瘤。
科学家发现,多种不同类型癌细胞中 TRA2 β 基因的毒性外显子含量下降,且与癌症不良预后高度相关,包括乳腺癌、肺癌、脑肿瘤、卵巢癌、皮肤黑色素瘤、白血病和结直肠癌等多种高度侵袭性肿瘤。癌细胞跳过这段 " 自毁密码 ",就像是私自拆除了基因调控系统的保险丝,让致癌信号永远处于 " 通电 " 状态。
这时我们会想,怎样才能激活这段 " 自毁密码 ",控制肿瘤发展呢?
答案便是我们之前提到的这款新药物—— ASO-1570。其实 ASO 类药物在之前就有了,例如治疗脊髓性肌萎缩症的诺西那生钠(Spinraza),它针对的是生存运动神经元 -2(SMN2)基因;还有治疗杜氏肌营养不良症的依特立生(Eteplirsen),它靶向抗肌萎缩蛋白基因。不过,和之前 ASO 类药物不同的是,这次研发的 ASO-1570 是首款应用于癌症治疗领域的 ASO 类药物。
癌症生长受到许多因素的影响,比如遗传变异、表观失调、代谢异常和免疫逃逸等,ASO 类药物影响的正是肿瘤生长的表观遗传机制。表观遗传指的是不改变 DNA 序列的情况下,通过给基因 " 贴标签 "、" 做笔记 " 等方式,控制基因的 " 开关状态 ",常见的调控方式包括 DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码 RNA 调控等。而 ASO-1570 本质上是一种人工合成的非编码 RNA,能够让 RNA 剪接体容易识别 TRA2 β 基因的毒性外显子,增加毒性外显子在成熟 mRNA 中的含量,重新激活这段 " 自毁密码 ",让癌细胞走向自我毁灭。
与传统抗肿瘤药物相比,ASO-1570 具有许多优势,比如能精准调控基因表达、更少的脱靶效应,以及可逆性。一旦停药,ASO 的调控作用可以很快恢复,避免永久性基因改变的风险,为个性化精准治疗提供了更大的可能。
然而,ASO 类药物在临床应用中仍然面临许多挑战。其中最关键的是递送效率——如何将 ASO 有效地递送到肿瘤部位,并穿透肿瘤细胞膜,是目前 ASO 药物研发的重要难题。另一大难点是药物在体内的稳定性。ASO 类药物是一种 RNA 分子,RNA 的生物学特性决定了它容易被降解,如何提高 ASO 的稳定性,延长它在体内的 " 续航时间 ",是未来研究的重点。
为了克服这些挑战,科学家将在未来进一步优化 ASO-1570 的分子设计,同时结合纳米载体及其他递送技术,来提高药物递送效率和在体内的稳定性。
除此之外,肿瘤异质性和适应性耐药是目前癌症治疗领域的两大难题,对于 ASO 类药物,这些问题同样存在。ASO-1570 只能靶向 TRA2 β 基因的毒性外显子含量下降的肿瘤细胞,而无法清除所有异常细胞。在接受 ASO 治疗一定时间后,部分患者可能会发生适应性耐药,导致药物失效。
科学家们未来将探索 ASO 和其他靶向疗法的联合应用,来增强抗癌效果。ASO-1570 的Ⅰ期临床试验将在 2026 年启动,如果最终全部临床试验成功,ASO-1570 将会正式上市,真正造福肿瘤患者。
ASO-1570 的突破标志着现代癌症治疗进入了 " 分子外科手术 " 时代。随着技术的革新,ASO 疗法可能会像 " 生物导弹 " 一样,能精准打击肿瘤弱点。我们有理由相信,它将在未来的肿瘤精准治疗中发挥越来越重要的作用,为攻克难治性癌症提供新的希望。
出品:科普中国
监制:中国科普博览
注:本文封面图片来自版权图库,转载使用可能引发版权纠纷。
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