JACS：一对发夹DNA与癌细胞中的microRNA结合，从而触发选择性杀死癌细胞的免疫反应

在一项新的研究中，来自日本东京大学的研究人员以一种全新的方式使用人工DNA来靶向和杀死癌细胞。该方法在实验室测试中对人类宫颈癌衍生细胞和乳腺癌衍生细胞以及小鼠的恶性黑色素瘤细胞有效。相关研究结果于2022年12月20日在线发表在Journal of the American Chemical Society期刊上，论文标题为“Oncolytic Hairpin DNA Pair: Selective Cytotoxic Inducer through MicroRNA-Triggered DNA Self-Assembly”。

这些作者构建出一对化学合成的、发夹形状的、杀死癌症的DNA。当这对DNA被注射到癌细胞中时，它们与某些癌症中过度产生的microRNA（miRNA）分子连接。一旦与miRNA连接，它们就会散开并结合在一起，形成更长的DNA链，从而引发免疫反应。这种免疫反应不仅杀死了癌细胞，而且阻止了癌变组织的进一步生长。这种方法与传统的抗癌药物治疗不同，希望能带来一个药物开发的新时代。

遗憾的是，癌症是一个众所周知的全球健康问题，目前的治疗方法有其局限性。然而，基于核酸----DNA和RNA，它们是重要的信息携带分子---的药物能够控制细胞的生物功能，并有望改变医学的未来，为克服癌症和其他由病毒和遗传疾病引起的难以治疗的疾病的努力提供一个重要的推动力。

在这项新的研究中，东京大学工程研究生院助理教授Kunihiko Morihiro和教授Akimitsu Okamoto及其同事们受到启发，利用人工DNA构建新的抗癌药物。Okamoto说，“我们认为，如果我们能够构建出作用机制与传统药物不同的新药物，它们可能对迄今为止无法治疗的癌症有效。”

核酸药物用于癌症治疗一直是个挑战，因为很难使核酸区分出癌细胞和其他健康细胞。这意味着如果健康细胞不慎被攻击，就有可能对患者的免疫系统产生不利影响。然而，这些作者首次能够开发出一种发夹形状的DNA链，能够激活天然免疫反应来瞄准并杀死特定的癌细胞。

图片来自Journal of the American Chemical Society, 2022, doi:10.1021/jacs.2c08974。

癌细胞可以过度表达，或制造过多的某些DNA或RNA分子的拷贝，导致它们不能正常运作。这些作者构建出一对称为oHP的溶瘤（杀癌）发夹DNA。当这对oHP遇到一种在一些癌症中过度表达的叫做miR-21的miRNA时，它们被触发形成更长的DNA链。

通常情况下，由于具有弯曲的发夹形状，这对oHP不会形成更长的DNA链。然而，当这对人工oHP进入癌细胞并遇到miR-21时，它们会打开与之结合并形成一条较长的链。然后，这导致免疫系统将过量表达的miR-21的存在识别为危险，并激活先天免疫反应，最终导致癌细胞死亡。

这些测试表明这对oHP对在人类宫颈癌衍生细胞、人类三阴性乳腺癌衍生细胞和小鼠恶性黑色素瘤衍生细胞中发现的过量表达的miR-21有效。Okamoto说，“我们发现的由于较短的DNA片段 oHP和过量表达的miR-21之间的相互作用而形成的长DNA链，是它作为选择性免疫扩增反应的第一个例子，可以导致肿瘤消退，从而提供了一类新的作用机制与已知的核酸药物完全不同的核酸候选药物。这项研究的结果对医生、药物发现人员和癌症患者来说是个好消息，因为我们相信它将为他们提供药物开发和用药政策的新选择。接下来，我们将以这项研究的结果为目标进行药物开发，并详细研究药物的功效、毒性和潜在的给药方法。”

在治疗方法可用之前，这项研究还有许多步骤要走，但是这些作者对核酸在新药发现中的好处充满信心。（ Bioon.com）

参考资料：

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