技術(shù)突破：研究團隊開發(fā)精準(zhǔn)絞殺RAS-突變癌細胞的RACK系統(tǒng)

RAS蛋白是癌癥中常見的突變蛋白，但其作為藥物靶點在很大程度上仍未被充分開發(fā)利用。2025年8月29日，中國科學(xué)院大學(xué)周琪院士、李偉研究員、滕飛博士在Trends in Biotechnology （IF 14.9）上發(fā)表了題為“Targeting RAS-mutant cancer cells using a synthetic RAS-activated cancer killing system”的研究論文，研究報告了一個合成的癌癥殺傷平臺，稱為" RAS激活的癌癥殺傷( RACK ) "系統(tǒng)，可以實現(xiàn)RAS-突變癌癥細胞的靶向識別和消除。RACK系統(tǒng)開創(chuàng)了一種突破性的治療策略，能夠同步實現(xiàn)RAS突變癌細胞的檢測與清除，為攻克目前"不可成藥"癌癥靶點的治療難題開辟了新途徑。

維真助力 - AAV·
病毒產(chǎn)品：AAV-DJ-PA1S2-HSV-TK-pA 、AAV-DJ-PA1S2-nLuc-pA
實驗動物：5-8周齡BALB/c裸鼠（兩側(cè)腹部注射5 ×106個癌細胞）
注射方式：瘤內(nèi)給藥，2天后再次注射
病毒用量：5×10^11vg/100mm^3腫瘤體積
研究結(jié)果分享
1、轉(zhuǎn)錄組指導(dǎo)設(shè)計特異性感知致癌RAS信號的轉(zhuǎn)錄傳感器
研究人員分析了十個不同的KRAS突變癌癥隊列的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，鑒定發(fā)現(xiàn)16個內(nèi)源性基因在這些原發(fā)性腫瘤中持續(xù)上調(diào)。進一步分析發(fā)現(xiàn)，KRAS突變可上調(diào)部分轉(zhuǎn)錄因子及其結(jié)合基序，其中激活蛋白1（AP-1）和血清反應(yīng)因子（SRF）的結(jié)合基序占比最高，這與二者在KRAS依賴型腫瘤發(fā)生中的關(guān)鍵作用相符，并進一步通過實驗驗證了AP1反應(yīng)元件（AP1_REs）和SRF反應(yīng)元件（SRF_REs）為主要元件�；�于這些發(fā)現(xiàn)，研究團隊設(shè)計了一系列RAS轉(zhuǎn)錄傳感器：將最小核心啟動子與包含多個SRF_REs或AP1_REs的合成上游調(diào)控區(qū)結(jié)合，使其可被RAS下游轉(zhuǎn)錄因子選擇性激活。同時，為降低背景信號，采用兩種低泄漏最小啟動子（命名為P1和P2）構(gòu)建轉(zhuǎn)錄傳感器。通過納米熒光素酶（nLuc）報告基因檢測傳感器的響應(yīng)性，結(jié)果證實這些工程化轉(zhuǎn)錄傳感器能特異性感知并區(qū)分致癌KRAS信號與正常KRAS信號，比較后發(fā)現(xiàn)P1的背景信號顯著低于P2，因此后續(xù)選擇P1作為核心啟動子。結(jié)合已有研究，設(shè)計了兩個協(xié)同啟動子（PA1S2_v1和PS2A1_v1），它們包含AP1_REs、SRF_REs和P1，可以顯著增強KRASmut細胞的激活。

2、RACK系統(tǒng)在體外選擇性消融RASG12C細胞
為了開發(fā)用于根除癌癥細胞的RACK系統(tǒng)，將HSV-TK基因直接定位在合成轉(zhuǎn)錄傳感器的下游，導(dǎo)致HSV-TK酶在RASmut細胞中特異性表達增強，隨后將前藥GCV轉(zhuǎn)化為細胞毒性產(chǎn)物。研究人員首先在人類細胞系中驗證了攜帶不同啟動子的RACK構(gòu)建體的功效，發(fā)現(xiàn)兩種RACK構(gòu)建體在給予GCV后均能有效誘導(dǎo)過表達KRASG12C的HEK293T細胞死亡，而PA1S2驅(qū)動的RACK系統(tǒng)清除癌細胞的效果優(yōu)于PAP1驅(qū)動的系統(tǒng)。為證實RACK在KRASmut癌癥細胞中的抗癌特異性，使用RACK轉(zhuǎn)染過表達KRAS的HEK293T細胞，并證明RACK促進了KRASG12C過表達的HEK293T細胞的特異性消融，過表達KRASWT的HEK293T細胞不受治療的影響。采用癌癥共培養(yǎng)模型來評估RACK的高選擇性抗癌活性，在該模型中，用RACK（lenti-PA1S2-HSV-TK-pA）處理包含NCI-H23EGFP和HeLamTagBFP2細胞的共培養(yǎng)物。正如預(yù)期的那樣，RACK選擇性地殺死了KRASG12C NCI-H23細胞，但保留了KRASWT HeLa細胞，進一步證實了RACK對KRAS活躍細胞的特異性。

3、RACK在體內(nèi)抑制腫瘤的廣譜活性
研究人員在7種不同的癌細胞系中驗證了RACK的普適性，RACK系統(tǒng)不僅能靶向攜帶不同遺傳背景的癌細胞，還能作用于產(chǎn)生獲得性耐藥的癌細胞。為了評估RACK是否也可以在體內(nèi)實現(xiàn)抗腫瘤作用，進一步使用了異種移植物實體瘤模型，將表達RACK的人源腫瘤細胞移植到小鼠皮下形成腫瘤。當(dāng)給小鼠注射GCV后，可以觀察到攜帶KRASG12C，KRASG12V，NRASQ61K突變的腫瘤體積顯著縮小，而作為對照的正常腫瘤則繼續(xù)生長，突顯了RACK在抑制體內(nèi)腫瘤生長方面的強大功效。接下來，研究了通過AAV遞送RACK對已建立RASmut腫瘤的動物的治療作用，將NRASQ61K細胞（NCI-H1299）或RASWT（HeLa）細胞移植到BALB/c裸鼠的腹部兩側(cè)。腫瘤生長后，將編碼RACK的AAV（AAV-DJ-PA1S2-HSV-TK-pA）和對照構(gòu)建體（AAV-DJ-2-PA1S2-nLuc-pA）分別注射至同一實驗動物兩側(cè)移植瘤內(nèi)，此操作重復(fù)兩次，后續(xù)按隔日方案給予GCV治療。結(jié)果表明，與對照組相比，RACK/GCV治療后致癌RAS腫瘤顯著消退，展示了基于RACK的基因治療的療效。此外，接受治療的小鼠沒有表現(xiàn)出明顯的治療后副作用。這些數(shù)據(jù)表明，RACK的體內(nèi)遞送有可能引發(fā)抗腫瘤作用。

結(jié)論

本研究開發(fā)的RAS激活的癌癥殺傷系統(tǒng)RACK基于合成回路，為癌細胞識別和消融提供了一種新的方法。在該系統(tǒng)中，通過工程化的轉(zhuǎn)錄傳感器檢測特定的致癌信號，從而驅(qū)動治療反應(yīng)的激活，RACK系統(tǒng)將為癌癥治療提供可行的策略。