实体瘤模型中通过加帽修饰自剪切核酶以更高效率选择性靶向KRAS G12V突变

一、文章标题

自剪切核酶核酶通过加帽修饰以更高效率选择性靶向KRAS G12V

英文标题：Engineered pistol ribozymes selectively target KRAS G12V with enhanced efficacy by capping modification

二、期刊与影响因子

• 期刊名称：Cell Chemical Biology
• 影响因子：7.2（2023年数据）
• 出版信息：2026年3月3日在线发表，DOI: 10.1016/j.chembiol.2026.03.001

三、文献概要

研究背景

KRAS p.G12V是多种实体瘤中最常见的突变之一，但目前仍缺乏有效的靶向治疗手段。天然自剪切核酶（pistol ribozyme）具有序列特异性的RNA切割能力，但其在细胞内的稳定性和等位基因选择性尚需优化。

主要发现

1. 等位基因特异性识别：
   • 基于自剪切核酶的P3茎区设计（Pistol9、Pistol14、Pistol17），实现对KRAS p.G12V突变体mRNA的选择性切割。
   • 对KRAS野生型及其他常见突变（G12D、G12C、G13D）及HRAS G12V均无显著活性。
2. 加帽修饰显著提升稳定性与疗效：
   • 在Pistol17的5’端引入m⁷G帽结构（capped-Pistol17），不影响催化活性，但显著提高其在细胞内的稳定性和半衰期。
   • 在SW620细胞中，capped-Pistol17对KRAS p.G12V mRNA的抑制效果可持续24小时，优于未修饰版本。
3. 体内抗肿瘤活性：
   • 在SW620裸鼠异种移植模型中，capped-Pistol17治疗组肿瘤抑制率（TIR）超过85%，显著优于未修饰Pistol17（约73%）。
   • 治疗组肿瘤组织中KRAS、p-ERK和Ki-67表达下降，TUNEL阳性细胞增加，提示诱导凋亡和坏死。
4. 催化机制与特异性验证：
   • 通过突变关键催化位点（如G40C41→U40A41）构建失活突变体Pistol17UA和Pistol17UG，证实催化活性对功能至关重要。
   • XNA修饰（2′-OMe、2′-F、2′-MOE、LNA）在3’端未显著提升核酶性能，部分甚至降低活性。

研究结论

自剪切核酶可通过P3茎区设计实现对KRAS p.G12V的等位基因特异性识别，5’端加帽修饰是提升核酶稳定性和抗肿瘤疗效的有效策略。该研究为基于核酶的精准RNA靶向治疗提供了新思路。

四、采用英格恩产品实验部分

本研究中，英格恩（Engreen） 的 Entranster™-in vivo 体内转染试剂用于小鼠肿瘤模型中的核酶递送。

实验描述（原文）：

“The control group was treated with Entranster-in vivo Transfection Reagent (Engreen Biosystem Co., Ltd.), and the other four groups were treated with Transfection Reagent (TR) loaded with ribozymes at a dose of 0.71 mg/kg, corresponding to approximately 15 μg per mouse, calculated based on an average body weight of 21 g every other day.”

对应中文：

对照组使用 Entranster-in vivo 转染试剂（英格恩生物科技有限公司） 处理，其余四组使用负载核酶的转染试剂（TR）处理，剂量为0.71 mg/kg（每只小鼠约15 μg），根据平均体重21 g计算，每隔一天给药一次。

实验用途：

• 用于SW620细胞（KRAS p.G12V突变）裸鼠异种移植模型的瘤内给药。
• 评估Pistol17、capped-Pistol17等核酶的体内抗肿瘤活性。

实验效果：

• capped-Pistol17组肿瘤抑制率（TIR）超过85%，显著优于未修饰Pistol17（约73%）。
• 所有治疗组小鼠体重无明显变化，肝肾功能未见异常，表明该转染试剂及核酶递送系统具有良好的生物相容性。

五、实验意义

科学意义

• 结构-功能关联：首次系统展示了自剪切核酶的P3茎长度与等位基因识别能力之间的直接关系，为核酶工程化设计提供了结构指导。
• 加帽修饰新应用：将mRNA疫苗中的5’加帽策略引入核酶修饰，显著提升了核酶的细胞内稳定性和持久性，且不干扰催化活性。
• 催化机制验证：通过关键位点突变（G40C41等）确认了催化活性与肿瘤抑制效果的正相关性。

临床应用价值

• KRAS G12V靶向治疗：为目前尚无有效靶向药物的KRAS p.G12V突变肿瘤提供了新的RNA治疗策略。
• 核酶稳定性优化：加帽修饰策略可推广至其他催化RNA（如锤头核酶、DNA酶）的稳定性优化。
• 体内递送可行性：Entranster-in vivo转染试剂在瘤内给药中展现出良好的安全性和有效性，为核酶药物的体内应用提供了递送工具。