具有治疗潜力的活性 DNA 分子如何发挥作用

2021年12月31日整理发布：DNAzymes 是精确的生物催化剂，可以破坏不需要的 RNA 分子。然而，它们在医学中的应用仍然存在主要障碍。杜塞尔多夫海因里希海涅大学 (HHU) 的一个研究小组与 Jülich 研究中心 (FZJ) 和波恩大学一起，以原子分辨率研究了 DNAzyme 如何实时工作。他们现在在《自然》杂志上介绍了这些重要的基础发现及其应用。

DNAzymes - 一个由 DNA 和酶组成的词 - 是具有催化活性的 DNA 序列。它们包含一个催化核心，该核心包含大约 15 个核酸，两侧是右侧和左侧的短结合臂，每个臂具有大约 10 个核酸。虽然核心的序列是固定的，但可以修改结合臂，特别匹配几乎任何 RNA 目标序列。

目的是针对病毒、癌症或受损神经细胞中不需要的 RNA 分子，使用 DNAzyme 攻击和摧毁它们。这是通过与目标 RNA 分子上的核苷酸序列相匹配的结合序列来实现的。DNAzyme 精确地停靠在匹配位置，核心切割 RNA 分子，然后其片段在细胞中迅速降解。可以快速轻松地更换装订臂。

治疗的好处是显而易见的：不需要的 RNA 可以被精确地破坏，而细胞中其他有用的 RNA 链保持不变。在某些病毒(如 SARS-CoV2 和埃博拉病毒)中，遗传物质编码在 RNA 分子上。与健康细胞一样，癌细胞使用所谓的信使 RNA (mRNA) 从其 DNA 中复制蛋白质蓝图，并将其转移到分子工厂。癌细胞中的 mRNA 序列通常与健康细胞的 mRNA 序列略有不同或以不同的量存在，这意味着 DNAzyme 可以特异性攻击癌细胞，同时不伤害其他细胞。

HHU 物理生物学研究所工作组组长、该研究的最后一位作者 Manuel Etzkorn 博士说：“理论上听起来很出色并且 20 年前就已经提出了，但不幸的是，在医疗实践中并没有这样的效果。”现在发表在《自然》上。“在试管中，DNAzymes 在破坏 RNA 分子方面非常有效，但这在细胞中很少发生。必须有一个竞争过程来阻止 DNAzymes。然而，如果没有对它们如何发挥作用的基本了解，这是非常很难开发出可以在细胞中完成其工作的改进 DNAzyme 变体。我们的见解现在已经使这种僵局发生了变化。”

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