针对肿瘤标志物MUC1的全新硫代核酸适配体的筛选及鉴定

Chemotherapy is a primary treatment for cancer, but its efficacy is often limited by the adverse effects of cytotoxic agents. Targeted drug delivery may reduce the non-specific toxicity of chemotherapy by selectively directing anticancer drugs to tumor cells. MUC1 protein is an attractive target for tumor-specific drug delivery owning to its overexpression in most adenocarcinomas. Aptamers are single-strand oligonucleotides that can bind to target molecules with high affinity and specificity. Aptamers possess distinctive advantages as targeting ligand: high affinity for binding to most molecules, limited synthesis cost, low-immunogenicity, and small size that allows it to penetrate solid tumors. Due to these advantages, aptamers have been employed as novel targeting ligands in drug delivery systems. A major problem of aptamer application is that aptamers are susceptible to nuclease digestion. So far, however, nuclease-resistant MUC1 aptamer has not been reported in literature. Here in this project, we plan to develop a novel nuclease-resistant MUC1 aptamer with DNA backbone modification technology. We will also evaluate the aptamer’s affinity and binding specificity towards the MUC1-expressing cancer cells.

化疗是治疗恶性肿瘤的最主要手段之一，但化疗药物的毒副作用往往限制了其治疗效果的充分发挥。靶向给药系统能显著提升化疗的疗效，将药物选择性地递送到肿瘤细胞，提高药物在肿瘤组织中的浓度，从而增强对肿瘤细胞的杀伤并大幅度降低对正常组织的损伤。靶向给药系统一般以细胞膜上的肿瘤标志物为靶标。MUC1是一种膜蛋白，在大多数腺癌（乳腺癌、肺癌、结肠癌等）中有高表达，是一个较为理想的广谱肿瘤标志物。核酸适配体（aptamer）由单链核酸构成，能以较高的亲和力和较强的特异性与肿瘤标志物结合，且免疫原性低并易于穿透肿瘤组织，因而是一种较为理想的肿瘤靶向分子。核酸适配体在体内应用时最大的障碍是易被核酸酶分解，而迄今为止，文献中尚未见能抵抗核酸酶的MUC1适配体的筛选工作。本课题计划通过硫代核酸修饰技术，筛选出全新的能抵抗核酸酶的MUC1核酸适配体，并全面评估该适配体对MUC1阳性肿瘤细胞的亲和力和结合特异性。

化疗是晚期恶性肿瘤的主要治疗手段，但传统化疗药物的细胞毒性作用往往会引起全身的系统毒性反应，降低患者的耐受程度，导致治疗效果下降。靶向治疗作为一种可以与肿瘤细胞靶向结合从而抑制肿瘤生长的治疗手段，是克服传统化疗系统毒性的重要技术路径之一。靶向给药系统一般以细胞膜上的肿瘤标志物为靶标。MUC1是一种跨膜糖蛋白，在多种肿瘤细胞中高表达，包括乳腺癌、肺癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌、卵巢癌等，是一个较为理想的广谱肿瘤标志物。核酸适配体（aptamer）由单链核酸构成，能以较高的亲和力和较强的特异性与肿瘤标志物结合，且免疫原性低并易于穿透肿瘤组织，因而是一种较为理想的肿瘤靶向分子。核酸适配体在体内应用时最大的障碍是易被核酸酶分解，很大程度地限制了其发展及应用。而迄今为止，文献中尚未见能抵抗核酸酶的MUC1适配体的筛选工作。本课题通过硫代核酸修饰技术，得到了新的具有一定抵抗核酸酶性质的MUC1核酸适配体（SMA3），该适配体在10% FBS中孵育24 h后大部分仍能保持完整性，不被核酸酶降解。修饰后的适配体能够以较高的亲和力及特异性与靶标分子结合。该适配体能够选择性地结合MUC1阳性肿瘤细胞，而几乎不与MUC1阴性细胞结合。该核酸适配体与阿霉素构建的复合体(Apt-dox)，可以选择性地将阿霉素带入MUC1阳性肿瘤细胞，并降低MUC1阴性细胞对药物的摄取。细胞杀伤实验表明，适配体-阿霉素复合体能够有效杀伤MUC1阳性肿瘤细胞，并降低对MUC1阴性细胞的细胞毒作用。上述结果提示，硫代修饰后的核酸适配体在研发针对MUC1的新型靶向治疗方面具有潜在应用价值。