Small:层状双氢氧化物负载的肽核酸高效沉默胰腺癌突变KRAS基因

胰腺导管腺癌(PDAC)是最致命的恶性肿瘤之一。由于早期诊断困难,预后极差,3年生存率低于5%,目前诊断出的胰腺癌患者中有近80%已处于晚期伴随转移,因此不再适合手术切除。通常,PDAC是由基因突变引起的,近年来兴起的基因疗法利用沉默突变基因来抑制胰腺癌细胞增殖,并非直接杀死癌细胞,提供了一种安全地抑制胰腺癌进展的新方案。KRASG12D 突变是胰腺癌最典型的突变癌基因,存在于90%以上的PDAC,它与肿瘤的发生、发展和转移有着密切的关系。因此,KRAS突变可作为基因治疗药物开发的有效靶点,但遗憾的是,传统基于DNA和RNA的胰腺癌基因治疗方法,往往由于缺乏特异性和基因传递效率低下等原因,治疗效果不尽人意。

中国科学院上海硅酸盐研究所施剑林院士和胡萍等人创新地将肽核酸(PNA)应用于胰腺癌基因治疗,提出一种肽核酸负载于层状双氢氧化物用于胰腺癌基因治疗的方法,可选择性识别并高效沉默胰腺导管癌(PDAC)突变KRAS基因,达到抑制肿瘤生长的目的。相关成果发表在Small(DOI:10.1002/smll.201907233)上。

相比于传统基因疗法使用的DNA或RNA,PNA是一种人工合成的核酸模拟物,由中性聚酰胺骨架取代DNA带负电的磷酸骨架制得。与传统的基因治疗中带负电荷的DNA或RNA相比,中性的PNA可以与双链DNA中的互补序列配对,形成PNA-DNA杂交体,两条链之间没有静电排斥,结合稳定性显著增强。此外,为了改善PNA的水溶性和提高输运效率,本工作制备了超小层状双氢氧化物(LDHs)纳米输运载体材料递送靶向突变KRAS癌基因的PNA片段,构建了LDHs/PNA纳米治疗体系。在治疗过程中,LDHs/PNA首先被癌细胞吞噬成为吞噬体,接着吞噬体与溶酶体融合将LDHs/PNA转运至溶酶体中,由于LDHs特有的质子海绵效应,PNA从溶酶体释放扩散至细胞核中,高度特异性识别突变基因序列形成稳定的PNA-DNA杂交体,进而抑制胰腺癌细胞KRAS突变基因的复制。由于致瘤性KRAS基因与癌细胞的增殖紧密相关,沉默KRAS突变基因致使癌细胞增殖减缓,血管生成减少,ATP产生减少等,进而抑制胰腺癌肿瘤生长。PDAC异种移植小鼠模型活体实验证明LDHs/PNA能高效沉默KRAS突变癌基因,抑制癌细胞增殖,显著改善小鼠整体存活率。