客观日本

用光控制细胞内靶基因表达,有望应用于抗癌核酸药物

2019年06月10日 生物医药
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日本北陆先端科学技术大学院大学(JAIST)先端科学技术研究科生命机能工程专业的藤本健造教授利用超高速光交联型人工核酸(CNVD),成功控制了细胞内的靶基因表达。

基因的过表达会引起细胞异常繁殖等,与细胞的癌变密切相关。核酸药物直接作用于靶基因,可以抑制基因的表达量,因此作为癌症治疗药物备受关注,同时,核酸药物具有高选择性,因此还有望减轻副作用。不过,虽然有研究人员尝试利用各种人工核酸抑制基因的过表达,但一直未能完全抑制。

此次,藤本研究室的研究小组利用源自乳腺癌的培养细胞——HeLa细胞以及添加了超高速光交联型人工核酸(CNVD)的DNA探针进行试验,几乎完全抑制了作为模型的靶基因的表达。由于可以通过光照射的位置和时机来控制基因表达,因此能够仅在患病部位发挥药效。另外,还能根据光照射的能量控制基因表达量,可以将细胞内的基因表达调节至最佳水平。如此便能调节以前难以实现的基因表达量。

今后,针对伴有基因异常表达的细胞癌变,有望利用此次的方法进行有效治疗。另外,超高速光交联核酸(CNVD)是日华化学公司销售的产品,预计将为这项研究成果的普及做出巨大贡献。

相关成果已于6月1日在Wiley出版社的杂志《Chemistry-an Asian Journal》上作为封面文章发表。

细胞癌变大多是由基因受损、基因的表达模式发生变化引起的。对于伴有基因过表达的细胞癌变,此次开发的通过光照射控制表达量的方式有可能将基因表达量调节到合适的范围内,有望作为近年来备受关注的核酸药物使用。

用光控制细胞内靶基因表达,有望应用于抗癌核酸药物

图1:通过光照射对细胞内的基因表达进行光控的示意图
表示细胞内情况的示意图,通过光照射,含超高速光交联型人工核酸的DNA与靶mRNA进行光交联的情形。

用光控制细胞内靶基因表达,有望应用于抗癌核酸药物

图2:利用添加了光交联型人工核酸的DNA探针抑制基因表达

在细胞内导入添加了光交联型人工核酸的DNA探针,进行光照射后会与靶信使RNA(mRNA)进行光交联。由此可以阻碍翻译,所以能抑制基因表达。

用光控制细胞内靶基因表达,有望应用于抗癌核酸药物

图3:超高速光交联型人工核酸(CNV系列)

超高速光交联型人工核酸(CNV系列)进行几秒钟的光照射即可连接DNA和RNA。

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文:JST客观日本编辑部

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