#你不知道的科学那些事儿# 【核酸“七爪鱼” 肿瘤新克星】7条核酸链连在一个环形分子上,形如一只“七爪鱼”。两只“七爪鱼”“携手”进入肿瘤细胞中,逃过专门降解核酸的溶酶体的“追击”,精准命中肿瘤的“命根子”。

最近,国家纳米科学中心研究员丁宝全课题组设计出引入小分子偶联的支链核酸药物,构建出既是载体也是药物的基因治疗型核酸纳米复合物。

实验证实,这一新型核酸纳米复合物能够以酸响应变构效应实现细胞内涵体逃逸,并且同时通过两种已知的“基因沉默”机制,切割肿瘤相关基因编码的信使核糖核酸(mRNA)并扰乱其表达,抑制肿瘤细胞的增殖。相关研究成果近日在《德国应用化学》上发表。

“基于这项工作中的思路和方法,我们通过改变‘七爪鱼’核酸序列,理论上能够实现根据需要设计治疗不同类型肿瘤的药物。”丁宝全告诉《中国科学报》。

“诺奖”研究“新番”

基因是人体内带有遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)片段,能够通过信使RNA,指导蛋白质合成。这便是遗传学广为人知的“中心法则”。

许多人类疾病已被证实是源自基因本身的错误。基因治疗应运而生——如果破坏错误的基因通过“中心法则”合成出蛋白质的任何一个中间环节,就能阻止疾病发生。其中一种重要策略被称为“基因沉默”。

例如,可以用一种小干扰RNA分子识别并剪切错误的信使RNA,从而避免错误的蛋白被合成。2006年诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国科学家的这项工作,此后“基因沉默”便成为医学界高度关注的基础研究领域。“反义核酸”则是实现“基因沉默”的另一种机制,和小干扰RNA不同,它的原理是能够结合并阻止错误的信使RNA翻译。

多年来,“基因沉默”在理论上不断得到丰富,但真正做出的药物却寥寥无几。在丁宝全看来,困难正在于如何把小干扰RNA和反义核酸准确递送进肿瘤细胞内。“一直以来,许多研究者采用各类阳离子脂质体、高分子聚合物和无机纳米颗粒等为载体完成递送,安全性、稳定性及其效果都不尽如人意。”

长期从事DNA分子机器研究的丁宝全带领课题组“脑洞大开”:“不如就用药物本身来当载体!”正是这个最初的大胆想法,让他们开启了“基因沉默”研究的新方向和新局面。

“酸响应变构”逃过一劫

研究人员将7条反义核酸连接在环形超分子β环糊精上,形成类似“七爪鱼”的结构。同时,将其中每一条“爪”的反义核酸与小干扰RNA的一端以碱基对配对的方式联结,另一端再以配对方式联结另一只“七爪鱼”的每一条“爪”。这样,两只“七爪鱼”反义核酸和小干扰RNA共组装成大约100纳米的球状物质。

接下来的任务,便是把这一复合物准确递送进细胞内。“进入细胞的胞浆,它将面临的一个强大‘敌人’便是溶酶体。”丁宝全介绍,“这个细胞器的任务之一是降解进入细胞的外来核酸,主要依靠核酸消化酶和强酸环境,也就是说有很多质子。”

为了对付溶酶体的强酸性,研究人员又在结构上动了小心思。他们在“七爪鱼”中心的β环糊精的中间放进一个称为“内涵体逃逸肽”(HA)的小分子,以降低核酸药物的降解率。过去的研究已经证实,小分子HA能够与质子发生相互作用,产生“酸响应变构”效应,促进内涵体逃逸。

在另一项研究中,他们则利用了溶酶体酸环境设计出DNA纳米机器的抗肿瘤疫苗。利用DNA折纸技术,研究人员制备出了定量装载肿瘤抗原和佐剂的纳米结构,经皮下注射后富集到淋巴结被树突细胞吞噬。“在遇到树突细胞的溶酶体酸环境时,DNA纳米机器响应性开启释放抗原及多种佐剂,从而有效刺激树突细胞活化和抗原递呈,诱发抗原特异性免疫反应,有效杀伤肿瘤细胞。”丁宝全介绍。这项研究今年9月在《自然-材料》上发表。

纳米药物的“未来之星”

为验证“七爪鱼”的威力,研究人员以肿瘤相关基因PLK1为案例开展研究。小鼠实验中,研究人员观测到显著的对肿瘤相关基因PLK1的下调水平,抑制肿瘤的生长。

进一步地,基于这项实验的原理,研究人员还可以针对不同的肿瘤相关基因,定制化设计由不同核酸链组成的“七爪鱼”,让肿瘤精准治疗成为可能。

多年来,在丁宝全课题组,核酸药物已经多次展现出肿瘤治疗上的潜力。2018年,丁宝全与国家纳米科学中心研究员、中国科学院院士赵宇亮,该中心研究员聂广军及美国亚利桑那州立大学教授颜颢等团队合作,基于DNA折纸技术设计出装载凝血蛋白酶的DNA纳米机器,精确靶向定位肿瘤血管内皮细胞,并在肿瘤位点释放凝血酶,诱导肿瘤血管栓塞,安全实现“饿死肿瘤”。当年,这项研究与人工智能、孤性繁殖等一起入选“世界七大技术进步”。

丁宝全相信,核酸是纳米药物的“未来之星”。“核酸分子天然存在于生物体内,而核酸分子自组装体系的三维结构和分子量是明确的,与人体内许多物质的相互作用也有明确的生物学机制。”他告诉《中国科学报》,“所以,作为一种药物来开发,核酸有着其他人造纳米材料不可比拟的优势。”

目前,核酸药物基础研究仍然面临诸多困难,如前述几项研究从启动至阶段成果发表,均耗费数年时间。研究人员指出,从基础科学到真正开发出药物,还有很长的路要走。

相关论文信息:DOI:10.1021/anie.202011174
DOI: 10.1038/s41563-020-0793-6

https://t.cn/A6GUYkjk

【核酸“七爪鱼”,肿瘤新克星[并不简单]】7条核酸链连在一个环形分子上,形如一只“七爪鱼”。两只“七爪鱼”“携手”进入肿瘤细胞中,逃过专门降解核酸的溶酶体的“追击”,精准命中肿瘤的“命根子”。

最近,国家纳米科学中心研究员丁宝全课题组设计出引入小分子偶联的支链核酸药物,构建出既是载体也是药物的基因治疗型核酸纳米复合物。

图1:新型核酸纳米复合物“七爪鱼”结构示意图(课题组供图)

实验证实,这一新型核酸纳米复合物能够以酸响应变构效应实现细胞内涵体逃逸,并且同时通过两种已知的“基因沉默”机制,切割肿瘤相关基因编码的信使核糖核酸(mRNA)并扰乱其表达,抑制肿瘤细胞的增殖。相关研究成果近日在《德国应用化学》上发表。

“基于这项工作中的思路和方法,我们通过改变‘七爪鱼’核酸序列,理论上能够实现根据需要设计治疗不同类型肿瘤的药物。”丁宝全告诉《中国科学报》。

△ “诺奖”研究“新番”

基因是人体内带有遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)片段,能够通过信使RNA,指导蛋白质合成。这便是遗传学广为人知的“中心法则”。

许多人类疾病已被证实是源自基因本身的错误。基因治疗应运而生——如果破坏错误的基因通过“中心法则”合成出蛋白质的任何一个中间环节,就能阻止疾病发生。其中一种重要策略被称为“基因沉默”。

例如,可以用一种小干扰RNA分子识别并剪切错误的信使RNA,从而避免错误的蛋白被合成。2006年诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国科学家的这项工作,此后“基因沉默”便成为医学界高度关注的基础研究领域。“反义核酸”则是实现“基因沉默”的另一种机制,和小干扰RNA不同,它的原理是能够结合并阻止错误的信使RNA翻译。

多年来,“基因沉默”在理论上不断得到丰富,但真正做出的药物却寥寥无几。在丁宝全看来,困难正在于如何把小干扰RNA和反义核酸准确递送进肿瘤细胞内。“一直以来,许多研究者采用各类阳离子脂质体、高分子聚合物和无机纳米颗粒等为载体完成递送,安全性、稳定性及其效果都不尽如人意。”

长期从事DNA分子机器研究的丁宝全带领课题组“脑洞大开”:“不如就用药物本身来当载体!”正是这个最初的大胆想法,让他们开启了“基因沉默”研究的新方向和新局面。

△ “酸响应变构”逃过一劫

研究人员将7条反义核酸连接在环形超分子β环糊精上,形成类似“七爪鱼”的结构。同时,将其中每一条“爪”的反义核酸与小干扰RNA的一端以碱基对配对的方式联结,另一端再以配对方式联结另一只“七爪鱼”的每一条“爪”。这样,两只“七爪鱼”反义核酸和小干扰RNA共组装成大约100纳米的球状物质。

接下来的任务,便是把这一复合物准确递送进细胞内。“进入细胞的胞浆,它将面临的一个强大‘敌人’便是溶酶体。”丁宝全介绍,“这个细胞器的任务之一是降解进入细胞的外来核酸,主要依靠核酸消化酶和强酸环境,也就是说有很多质子。”

为了对付溶酶体的强酸性,研究人员又在结构上动了小心思。他们在“七爪鱼”中心的β环糊精的中间放进一个称为“内涵体逃逸肽”(HA)的小分子,以降低核酸药物的降解率。过去的研究已经证实,小分子HA能够与质子发生相互作用,产生“酸响应变构”效应,促进内涵体逃逸。

图2:新型核酸纳米复合物工作示意图(课题组供图)

在另一项研究中,他们则利用了溶酶体酸环境设计出DNA纳米机器的抗肿瘤疫苗。利用DNA折纸技术,研究人员制备出了定量装载肿瘤抗原和佐剂的纳米结构,经皮下注射后富集到淋巴结被树突细胞吞噬。“在遇到树突细胞的溶酶体酸环境时,DNA纳米机器响应性开启释放抗原及多种佐剂,从而有效刺激树突细胞活化和抗原递呈,诱发抗原特异性免疫反应,有效杀伤肿瘤细胞。”丁宝全介绍。这项研究今年9月在《自然-材料》上发表。

△ 纳米药物的“未来之星”

为验证“七爪鱼”的威力,研究人员以肿瘤相关基因PLK1为案例开展研究。小鼠实验中,研究人员观测到显著的对肿瘤相关基因PLK1的下调水平,抑制肿瘤的生长。

进一步地,基于这项实验的原理,研究人员还可以针对不同的肿瘤相关基因,定制化设计由不同核酸链组成的“七爪鱼”,让肿瘤精准治疗成为可能。

多年来,在丁宝全课题组,核酸药物已经多次展现出肿瘤治疗上的潜力。2018年,丁宝全与国家纳米科学中心研究员、中国科学院院士赵宇亮,该中心研究员聂广军及美国亚利桑那州立大学教授颜颢等团队合作,基于DNA折纸技术设计出装载凝血蛋白酶的DNA纳米机器,精确靶向定位肿瘤血管内皮细胞,并在肿瘤位点释放凝血酶,诱导肿瘤血管栓塞,安全实现“饿死肿瘤”。当年,这项研究与人工智能、孤性繁殖等一起入选“世界七大技术进步”。

丁宝全相信,核酸是纳米药物的“未来之星”。“核酸分子天然存在于生物体内,而核酸分子自组装体系的三维结构和分子量是明确的,与人体内许多物质的相互作用也有明确的生物学机制。”他告诉《中国科学报》,“所以,作为一种药物来开发,核酸有着其他人造纳米材料不可比拟的优势。”

目前,核酸药物基础研究仍然面临诸多困难,如前述几项研究从启动至阶段成果发表,均耗费数年时间。研究人员指出,从基础科学到真正开发出药物,还有很长的路要走。

相关论文信息:DOI:10.1021/anie.202011174
DOI: 10.1038/s41563-020-0793-6
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#2020MLB# #postseason# #NLCS# #G1# #躲人1:5勇士#

系列赛0-1落后

你躲今年季后赛的第一场输球,输的有点伤。在动用了那么多胜利组牛棚还用了1.2局的May的情况下还没拿下比赛,搞不好对后面的比赛还会有连锁反应

从前瞻来看,昨天提到的4点说准了3点:勇士确实很厉害,他们的打线确实比数据显示的还要强,进攻打不开的话我躲想光指望着投手群压住那确实要凉凉;唯独我还是低估了勇士的投手实力,面对我躲的打线,Fried照样的压住,6局掉1分,牛棚则更是坚不可摧,3人联手出战投3局,直接9上9下连一个上垒都不让我躲拿到。

一上来勇士就先声夺人了,1上捕手要的高球被Buehler投到了内角低,很会打速球的Freeman一发阳春炮让勇士1:0领先。5下我躲追平比分,Kike抓住Fried送上的一颗大红中hanger回敬一发阳春炮,1:1。6上和8上勇士分别制造一二垒有人0出和满垒两出的危机,都被我躲惊险苟过。然而躲得过初一也不见得能躲得过十五,9上勇士终于把攻势转化为了得分再次超出,单局4分一举奠定胜局。9下完全变成走过场,我躲3上3下,最终1:5输掉第一场[摊手][摊手]

这场比赛能够昂首走出球场的大概就只有Graterol和V.Gon了吧,前者接锅Buehler的一二垒有人0出危机,只用6颗球便解决三人成功下庄,后者也是临危受命,8上出来应对满垒两出危机,也是4颗球K掉打者让比赛继续保持平手。

Buehler今天投了5.0+局,算是最近几次投的比较多的了,前两轮他出战两场,都只投了4局。很显然他依然受困于他的水泡伤势,最近的控球都非常不靠谱,继上一场投出生涯新高的4个保送之后,今天又再创新高,单场5BB,包括Freeman那发阳春炮也是他没有投到捕手要的位置。他现在的情况非常尴尬,能投,但又和季后赛一号先发的身份完全不匹配,基本就是靠那颗四缝线超强的球威吊着命,对方很难打好他的这颗看家的武器。他现在这个状态对于想要夺冠的我躲来说肯定是不够的,后面留给他快点好起来的机会不多了 。。。

Treinen今天大爆炸,顺带着McGee也是补上一炸让比赛彻底失去悬念。Treinen其实他的球是很有球威的,右打者内角突然下沉的伸卡,搭配滑球作为引诱球,他的球投好了很有压制力,就是也是有时候突然莫名其妙给你来颗失投球直接重伤害。其实他上一轮虽然没丢分,但也有些发球机式的投球只是打者没有掌握好,今天被Riley轰出去也是,前面几颗球投的非常的好,就是最后一下伸卡投到了中间直接被轰。然后McGee好像今天是今年季后赛第一次出赛吧,当时在打字就没有看他的投球,不知道今天有啥问题。估计今天过后,萝卜丝会要思考一下他们两个的牛棚出场顺序问题了[思考][思考]

其实今天输我觉得不是输在牛棚身上,打线今天太烂了,完全是被彻底冻结,全场居然只有4支安打2个保送总共就6个跑者,RISP0-2倒也无所谓了因为他们也就前两局各有一次RISP的机会[摊手][摊手]投手已经很努力的在压制对方从国东一大堆赛扬级强投手上存活下来的打线了,在第九局之前已经摇摇欲坠却一直苟着就是不坠,但打线只能给出1分的支援,那这比赛真的没法打[摊手][摊手]还是那个观点,这轮系列赛胜利的钥匙掌握在打者的手中,如果他们不能打动对方的投手阵,那我躲真的一点机会都没[微笑][微笑]后面几场打线每场起码要贡献5分的支援,投手才有机会才有信心才有动力去拼死压住对面的打线,如果比赛变成了打击战,那他们还需要贡献更多[微笑][微笑]

萝卜丝这个系列赛会非常的累,会有大量的投手调度选择题给他做,特别是第3-5场,很可能是三场Buehler和地表都不会投的比赛,大量的局数需要May Urias Gonsolin来吃,而他们三个特别是前两个又可能会在其他比赛当中后援出赛,怎么用投手阵,用谁,用几局,需不需要考虑后面的比赛,太难了 。。。很可能到时候他的一个选择,就又会决定我躲这赛季的命运了[闭嘴][闭嘴]反正从今天来看,我是很不喜欢他继续用Buehler出来偷第六局的。Buehler已经90多球了,控球又那么不稳,还有水泡,我躲又不是没有靠谱的后援投手用,为啥非要偷这点局数呢[疑问][疑问]我是真的觉得萝卜丝是个很好的教练,他值得更多的尊重,而这些他应得的东西只会在他夺冠之后才到来,希望这一天早日到来,真心祝他好运[抱抱][抱抱]

本来在设想的晋级过程当中是包含了今天的胜利的,然而今天的输球让一切都复杂了起来,明天的比赛就非常重要了。如果上来先0-2落后,那压力真的太大,中间三场的中后段轮值较量和最后两场G1G2的rematch,这5场球我躲就需要赢下4场,太难了;而如果我躲能抢下明天的胜利,那局势就会有利很多,中后段轮值的三场较量我对我躲抢下两场还是比较有信心的,那就只需要赢下最后两场rematch当中的一场就够了。所以明天的比赛对于我躲而言可以说是非赢不可了,重担落在了Kershaw的肩上,而且明天很可能不会有May Urias这种能吃长局数的投手出来给他分担,不过绝大多数其他牛棚主力还是能用的 。。。

其实对于现在的Kershaw而言,要压制这么一条打线真的很难了 。。。然而球队来到了很危险的时刻,前方是一条非常优秀非常强悍很难冻结的打线。未来的名人堂球员,我躲队史的总统山,总是竭尽自己一切所能去帮助球队的Clayton Kershaw,和过去的无数次一样,明天靠你了,希望你能再带我们去一次ws,我们一起赢下最后的奖杯[作揖][作揖]

let's go dodgers[加油][加油]


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