研究人员“沉默”重要的致癌基因

最近，来自北卡罗来纳大学、德克萨斯大学的研究人员，开发出一种新方法，阻断KRAS致癌基因——在人类癌症中最常见的一个突变基因。这种新方法依赖于小干扰RNA（siRNA）的一种特定序列类型。相关研究结果发表在最近的《Molecular Cancer Therapeutics》杂志。

　　

生物通报道：最近，来自北卡罗来纳大学（UNC）医学院和德克萨斯大学MD安德森癌症中心的研究人员，开发出一种新方法，阻断KRAS致癌基因——在人类癌症中最常见的一个突变基因。这项研究，由UNC医学副教授Chad Pecot带领，为攻击KRAS提供了另外一种途径，这个突变被证明是药物开发当中一个难懂而令人沮丧的靶标。

这种新方法依赖于小干扰RNA（siRNA）的一种特定序列类型。相关研究结果发表在最近的《Molecular Cancer Therapeutics》杂志（2014年最新影响因子6.107），表明使用一种形式的siRNA来阻止KRAS，不仅极大地阻碍了培养细胞和小鼠中肺癌和结肠癌的生长，也停止了癌症转移——癌症死亡的主要原因。

本文第一作者、UNC Lineberger综合癌症中心成员Pecot说：“KRAS已被广泛认为是一个无成药性（undruggable）的蛋白质，但是我们发现，事情并非如此。”

KRAS是一种信号分子——一个蛋白质开关，可触发一系列分子事件，告诉细胞生长和存活。KRAS基因突变可创建一个开关，这个开关永远都是“打开”的，致使细胞失控地分裂。KRAS突变存在于大约30%的人类癌症中，特别是肺癌、结肠癌、胰腺癌和甲状腺癌。

Pecot说：“KRAS是首批被发现的致癌基因之一，它是研究人员追求的明显靶标。几十年来人们一直都在设法攻击它，但是他们都没有那么幸运。”

抑制KRAS信号已经变得很棘手，因为它缺乏良好的“口袋”或“裂隙”让小分子和药物可以结合。一些研究人员转而试图靶定KRAS信号级联下游的蛋白质，但是这些尝试所取得的成功有限。

Pecot不是使用另一种传统方法，而是决定使用一种新的遗传工具，称为RNA干扰（RNAi），在KRAS蛋白质完全形成之前破坏它。RNAi采用小片的工程合成RNA——从DNA转录而来的单链分子，来沉默特定的基因。这些小片的RNA结合到细胞中的特定遗传信息（称为mRNA），并指导酶将这些信息识别为敌人。在这种情况下，这些酶破坏KRAS mRNA的遗传信息，因此KRAS不能被制造。所以，细胞就不能生长、复制或移动。

RNAi在肝病、病毒感染和癌症治疗中，表现出极大的潜力。为了探讨这种方法是否也能挫败KRAS致癌基因，Pecot及其同事第一次检测了不同的RNA序列，以确定哪一段序列最能有效地标记KRAS用以破坏。在5段RNA序列中，研究人员发现了两段候选序列，值得考虑用于癌症模型中。

当他们把这些序列送入组织培养细胞中时，他们发现，siRNA可破坏超过90%的KRAS基因信息，显著削弱癌细胞株的生长。该技术还使两个信号分子（pERK和pMEK）明显减少，这两个分子位于KRAS下游，与癌细胞增殖和肿瘤生长有关。

接下来，Pecot及其同事在肺癌和结肠癌小鼠模型中检测了siRNA。他们将序列包裹在保护性脂质纳米粒子中，并将siRNA容易注入小鼠体内。研究人员发现，这种治疗方法可大大减缓原发肿瘤的生长。例如，来自结肠癌模型的肿瘤，用KRAS siRNA治疗之后，比用对照RNA序列治疗的肿瘤小69%。

此外，研究人员发现，沉默KRAS能够遏制癌细胞到其他器官的扩散。在肺癌小鼠模型中，siRNA治疗可将这些继发恶性肿瘤生长的数量降低大约80%，与结肠癌模型中的程度相似。

Pecot的调查结果开始于其他两项使用siRNA靶定KRAS的研究，一项来自于加州大学旧金山分校Frank McCormick实验室，另外一项来自于麻省理工学院Tyler Jacks实验室。UNC这项研究与众不同之处在于，它指出，这种方法可以用来控制转移性疾病的发展。

Pecot说：“这三篇论文出现在大约相同的时间，是令人鼓舞的，因为这意味着，如果你使用非传统方法，KRAS就是可成药性的（druggable）。”

Pecot表示，这些研究结果虽然充满前景，但这仅仅是抗击致癌基因的第一步。最终，siRNA序列将必须专门设计以靶定KRAS的突变形式，而不会破坏该基因的正常形式，这是保持健康细胞正常生长所必需的。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Therapeutic Silencing of KRAS using Systemically Delivered siRNAs
Abstract：Despite being amongst the most common oncogenes in human cancer, to date there are no effective clinical options for inhibiting KRAS activity. We investigated whether systemically delivered KRAS siRNAs have therapeutic potential in KRAS mutated cancer models. We identified KRAS siRNA sequences with notable potency in knocking-down KRAS expression. Using lung and colon adenocarcinoma cell lines, we assessed anti-proliferative effects of KRAS silencing in vitro. For in vivo experiments, we used a nano-liposomal delivery platform, DOPC, for systemic delivery of siRNAs. Various lung and colon cancer models were utilized to determine efficacy of systemic KRAS siRNA based on tumor growth, development of metastasis and down-stream signaling. KRAS siRNA sequences induced >90% knock-down of KRAS expression, significantly reducing viability in mutant cell lines. In the lung cancer model, KRAS siRNA treatment demonstrated significant reductions in primary tumor growth and distant metastatic disease, while the addition of CDDP was not additive. Significant reductions in Ki-67 indices were seen in all treatment groups, while significant increases in caspase-3 activity was only seen in the CDDP treatment groups. In the colon cancer model, KRAS siRNA reduced tumor KRAS and pERK expression. KRAS siRNAs significantly reduced HCP1 subcutaneous tumor growth, as well as outgrowth of liver metastases. Our studies demonstrate a proof-of-concept approach to therapeutic KRAS targeting using nanoparticle delivery of siRNA. This study highlights the potential translational impact of therapeutic RNA interference, which may have broad applications in oncology, especially for traditional "undruggable" targets.