多功能5’三磷酸化siRNA靶向治疗恶性肿瘤：联合谷氨酰胺酶沉默与RIG-I信号通路激活

Resisting cell death, reprogrammed metabolism and immune escape are fundamental traits of hard-to-treat cancers. Therapeutic improvement can be expected by designing drugs targeting all three aspects. Glutaminolysis is indispensible for many types of cancer, which not merely provides sufficient bioenergetics and metabolic intermediates, but also is crucial for maintenance of anti-oxidative balance in cancer cells. 5'-triphosphate RNA is the specific ligand of cytosolic pattern-recognition receptor retinoic-acid inducible gene I (RIG-I), and has been shown to efficiently activate anti-tumor immune responses and trigger intrinsic apoptotic signaling. We hypothesize that targeting of cancer cell death resistance, immunosuppression, and metabolism reprogram by combining RIG-I activation with GLS silencing promotes efficacy against hard-to-treat cancers. In this study we design for the first time a multifunctional molecule, ppp-GLS, which combines RNAi-mediated glutaminase silencing with RIG-I-mediated immune activation and pro-apoptosis in a single molecule. Its anti-tumor therapeutic efficacy and mechanism of action will be assessed in vitro and in vivo. The expected results will make ppp-GLS a promising substance for the treatment of cancers.

细胞死亡抵抗、代谢重编程和免疫监视逃逸是恶性肿瘤难治的三大特征，寻找能协同克服以上限制的多重靶向药物有望增强抗肿瘤的疗效。谷氨酰胺酵解是恶性肿瘤启动代谢重编程的重要途径，为肿瘤提供能量及重要代谢中间产物，同时维持癌细胞抗氧化平衡。5'端含自由三磷酸基团的RNA（ppp-RNA）是胞浆模式识别受体视磺酸诱导基因- I（RIG-I）的特异性配体，能有效激活抗肿瘤免疫并促进内源性细胞凋亡。本课题首次构建一个特异性沉默谷氨酰胺酶（GLS）的ppp-RNA (ppp-GLS)，使其能够同时激活RIG-I信号通路并沉默GLS（谷氨酰胺酵解限速酶）：试图协同干扰癌细胞的代谢重编程、增强促凋亡信号、诱导肿瘤细胞氧化损伤和活化抗肿瘤免疫，来有效克服肿瘤的死亡抵抗、代谢重编程和免疫逃逸。拟通过体内外试验研究ppp-GLS的抗肿瘤作用及相关机制，为研发新一代多功能高效抗肿瘤RNAi药物提供基础，有临床转化前景。

谷氨酰胺酵解是恶性肿瘤启动代谢重编程的重要途径，为肿瘤提供能量及重要代谢中间产物，同时维持癌细胞抗氧化平衡。我们设计了一个多功能免疫诱导的小干扰RNA（ppp-GLS），在特异性靶向肿瘤谷氨酰胺酵解关键酶GLS的同时；借助于5'端三磷酸基团修饰激活RIG-I信号通路，进而活化抗肿瘤免疫和肿瘤细胞凋亡。这个RNAi小分子药物同时具备三种独特的抗肿瘤作用，1）沉默GLS，抑制谷氨酰胺酵解，增加肿瘤代谢压力；2）激活RIG-I信号通路，介导IFNs、ISGs产生，活化抗肿瘤免疫；3）诱导肿瘤细胞死亡，包括线粒体内源性细胞死亡和ROS累积产生的细胞死亡。在细胞和动物实验中，我们证实了ppp-GLS具有良好的抗肿瘤作用。ppp-GLS能够有效的克服肿瘤细胞死亡抵抗、代谢重编程和免疫逃逸。作为一种新型的多功能的高效抗肿瘤RNAi药物，具有潜在的药物开发价值和临床转化应用前景。此外，我们还拓展了ppp-GLS与糖酵解抑制药物DCA的联合治疗肝癌实验，以及肾型谷氨酰胺酶（GLS1）在肝细胞癌诊断及预后中的临床应用研究。取得了一系列的具有临床应用价值的研究成果。