科學家構建高效篩選靶向藥物分子平台，為加速開發抗病毒藥物提供新方案
核酸適配體作為靶向藥物分子，在癌症治療和藥物開發等領域展現出廣闊的應用前景。
其中，L-RNA 適體是一種非天然核酸適配體，具有很強的生物穩定性，可以抵抗核酸酶的降解。目前，已有基於 L-RNA 的核酸適配體進入臨床階段。
L-RNA 適配體可以通過結構識別來特異性靶向病理性核酸分子，如疾病標誌物 G-四鏈體（G4，G-quadruplexes），並通過結合細胞內的靶標 G4 進一步調控其功能，達到治療效果。因此，其可作為一種新型有前景的核酸靶向工具。
然而，傳統篩選這類分子的方法存在過程繁瑣、失敗率高的瓶頸，科學家們一直在尋找更高效的解決方案。
為提升針對 G4 靶標的 L-RNA 適配體的篩選，香港城市大學郭駿傑教授課題組提出了一種創新的解決方案：為 L-RNA 適配體提前設計一種呈摺疊狀的莖環結構，以提高其與 G-四鏈體的結合效率。基於此，他們還開發了一個高效篩選平台 G4-SLSELEX-Seq。
該平台通過引入預設的莖環結構庫與負向篩選技術，大幅提高了篩選效率，能夠在短短三輪篩選中，從眾多候選分子中精準篩選出與 G4 結合的最佳適配體。
圖丨姬丹陽（左）與郭駿傑（來源：姬丹陽）研究團隊以 EB 病毒（傳染性單核細胞增多症的病原體）為模型，成功篩選出適配體 L-Apt1-12。該分子通過靶向 EB 病毒致癌蛋白 mRNA 上的 G4 結構，阻斷其翻譯過程，在納摩亞濃度下即可選擇性抑制 EB 病毒陽性癌細胞增殖，且對正常細胞無毒性。
此外，G4-SLSELEX-Seq 平台還展現出通用性。研究人員利用該平台成功篩選出針對阿爾茨海默病相關蛋白和丙型肝炎病毒的 L-RNA 分子，同樣用三輪篩選就獲得了高親和力的適配體。
該研究為幫助科學家快速找到針對不同疾病的新型分子工具提供了強大、通用的平台。審稿人對該研究評價稱，「這項工作的結論非常有趣，在 G-四鏈體和核酸適配體領域具有重大的應用潛力。」
香港城市大學姬丹陽博士（現蘇州大學副教授）是第一作者，郭駿傑教授擔任通訊作者。
圖丨相關論文（來源：Angewandte Chemie International Edition）
在該研究中，研究人員只用三輪篩選，就找到了一種針對 EB 病毒關鍵蛋白的 L-RNA 分子 L-Apt1-12。不僅保留了預設的莖環結構，還形成了一個獨特的「G-三聯體」（G-triplex）結構，使其能夠高效且特異性地結合 G4。
實驗結果顯示，L-Apt1-12 可以顯著降 EB 病毒陽性癌細胞中病毒蛋白的水平，並且只對攜帶 EB 病毒的癌細胞具有殺傷作用，而對正常細胞影響很小。這意味著，它有望成為用於治療 EB 病毒相關癌症的有效手段。
姬丹陽指出，「與傳統的天然核酸適配體（通常為 D 構型）相比，我們採用的 L 構型核酸適配體是天然分子的鏡像型，具有更高的穩定性，顯著增強了其在臨床應用中的潛力。」
圖丨利用 G4-SLSELEX-Seq 快速選擇 L-EBNA1 rG4 的 RNA 適配體（來源：Angewandte Chemie International Edition）
這項工作是該課題組在開髮針對 G4 靶標的核酸適配體系列研究中的重要進展。在第一代方法中，篩選過程耗時、費力且效率不高。第二代方法引入了高通量測序技術，雖然提高了篩選效率，但仍然是一種通用方法。
在本次研究中提出的第三代創新方法是專門為 G4 靶標設計的，展示了技術的逐步改進，能夠更有效地針對 G4 這樣的特定 RNA 結構。
姬丹陽表示：「這一進展不僅體現了在方法學上的進步，也反映了對 G4 作為治療靶點的深入理解。通過這三代方法的發展，我們顯著提高了篩選核酸適配體的效率和成功率，為未來的研究和臨床應用奠定了基礎。」
圖丨 L-Apt1-12 對 EBNA1 rG4 表現出較強的結合親和力和選擇性（來源：Angewandte Chemie International Edition）
核酸適配體的一大優勢在於其高度特異性。傳統化療藥物在殺死癌細胞的同時，也可能損害正常細胞，導致脫髮等副作用。
而核酸適配體能夠精確靶向病變細胞或特定分子，不會對其他細胞產生影響，從而實現更精準的靶向治療，有望減少副作用和提高治療效果。因此，這種特異性使得核酸適配體成為一種有前景的精準醫療工具。
核酸適配體的應用不僅限於癌症和病毒感染，理論上，它可用於任何基因相關疾病的治療，只要疾病與基因或蛋白表達有關。「通過開發專門靶向致病蛋白、DNA 或 RNA 的核酸適配體，可以實現調控基因表達或蛋白功能的治療效果。」姬丹陽說。
從目前的科研進展來看，已有課題組開髮針對新冠病毒等 RNA 病毒的核酸適配體，通過靶向病毒基因組的特定 RNA 序列來抑制病毒複製，為抗病毒治療提供新策略。
該團隊計劃通過進一步的優化，將核酸適配體推向臨床應用。雖然 L 構型的核酸適配體已經解決了傳統核酸適配體在體內穩定性方面的問題，但仍需面對其他挑戰。
例如，核酸適配體在體外和體內的環境差異，可能會影響其結構的摺疊和功能的發揮。因此，需要繼續優化核酸適配體，以確保它們具有強大的結合力和高度的特異性，這對於臨床應用至關重要。
這項技術研究主要集中在體外實驗和細胞層面。目前，姬丹陽已入職蘇州大學醫學部放射醫學與防護學院任青年特聘教授，她將繼續沿著之前的研究方向，專注於功能性核酸適配體和核酸藥物的研發。
接下來，她計劃將研究擴展到活體實驗，並會結合放射醫學和納米技術等其他手段，來實現核酸適配體在動物模型中的有效遞送。這將是實現核酸適配體從實驗室到臨床應用的關鍵步驟。
參考資料：1.Ji,D. et al.Pre-Defined Stem-Loop Structure Library for the Discovery of LRNA Aptamers that Target RNA G-Quadruplexes. Angewandte Chemie International Edition 2024,e202417247.https://doi.org/10.1002/ani.202417247
2.http://kitkwok.com
運營/排版：何晨龍
