【doc】 声敏化三螺旋寡核苷酸介导声动力治疗肿瘤
声敏化三螺旋寡核苷酸介导声动力治疗肿
瘤
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266?声医学杂志2005年8月第7雀箜丛::!:Q:
声敏化三螺旋寡核苷酸介导声动力治疗肿瘤
许川山(综述)王志刚(审校)
摘要肿瘤是目前威胁人类健康最凶险的疾病之一.寻找选择性好,副作用小的防治恶性肿瘤的新方法仍然
是当今医学研究的热点.基因治疗和声动力治疗是新兴的极具应用前景的肿瘤治疗新方法.本文提出声敏剂修饰三
螺旋结构寡核苷酸介导声动力治疗恶性肿瘤新策略,以期为临床恶性肿瘤的防治提供新的手段.
关键词声敏剂三螺旋结构寡核苷酸基因治疗声动力治疗肿瘤
Anewstrategyofson~ymnactherapywithtriplexhelixoligonudeotidesmodi
fiedbysonosensitizerOntmnor
XuChuaml~n,WangZhigang
InstituteofUltrasoundImaging,ChongqingUniversityofMedicalScience,
Chongqing,400010,China
ABSTRACTAtpresent,tunlorisoneofthemostdangerousdiseasestohuman
life.Itisahotpointtofindoutagood
preferentialandminimalside—-effectpreventionandtreatmemntof~ignanttunlol~inthecurrentmedicineresearch.Genetherapyand
sonodynamictherapyshowconsiderablepromisea8newtreatmentformalig
nanttumors.Basedonsonochemiealeffectandanfigene
therapy,thepaperprovidesanewstrategyforehniealpreventionandtreatmen
toftumombysonodynamietherapywithtripleshelix
olignueleotidesmodifiedbysonosensitizer.
KEYWORDSSonosensitizerTriplexHelixOhgnueleotideGenetherapySonodynamictherapyTumor
肿瘤是目前威胁人类健康最凶险的疾病之一.尽管目前
的主要治疗手段如抗肿瘤药物联合化疗,放疗和手术治疗等的
作用无可置疑,但均存在着一定的缺陷.尤其是化疗和放疗,
在杀伤肿瘤细胞的同时,亦不加选择地杀伤正常细胞,造成了
严重的损害.因此,寻找选择性好,副作用小的防治恶性肿瘤
的新方法,仍然是当今医学研究的热点….
光动力治疗(photodynamictherapy,PDT)是随着光纤技术,
激光医学和内镜技术发展而兴起的一种治疗恶性肿瘤的新方
法,其基本原理是利用恶性肿瘤能选择性摄人并潴留光敏剂,
在特定波长的光激发下,引起一系列光化学反应,导致肿瘤细
胞的不可逆性损伤达到治疗肿瘤的目的J.自DoughertyTS等
首次研究报道光动力治疗之后,光动力治疗在众多肿瘤治疗中
相继得以开展.目前已在表浅部位恶性肿瘤的治疗中表现出
良好的应用前景.但光动力治疗仍然存在较大的缺陷如激发
光的组织穿透力较差,无法有效激发潴留于深部组织中的光敏
物质.因此,寻找组织穿透力强的激发源成为人们关注的焦
点.超声作为一种机械波,对生物组织有较强的穿透力,且聚
焦超声可无创伤地将声能聚焦于深层组织,无需通过内镜,操
作简便,利用超声作为激发源有望克服目前光动力治疗存在的
基金项目:本项目为国家自然科学基金重点资助课题(3O43O23O)
作者单位:400010重庆医科大学超声影像学研究所
诸多局限性l.令人兴奋的是梅村晋一郎于1989年证实超声
亦可激活包括有机光敏剂如HpD在内的某些药物,产生类似于
激光的激活过程,并生成相似的产物如单线态氧,过氧化物,自
由基等.并提出声动治疗肿瘤的概念.现普遍认为声动力
治疗(Sonodynamictherapy,SDT)是指利用超声能够穿透生物组
织,激活癌细胞内富集并长时间潴留的声敏剂如血卟啉产生具
有高氧化活性的单线态氧等自由基,引起肿瘤细胞不可逆性损
伤的治癌新法.随后Suzuki,Uehida和Miyoshi等相继研究发现
镓卟啉衍生物ATX一70等光敏剂在超声激发下产生的声敏化
作用能特异性地杀伤选择性蓄留敏感剂的恶性肿瘤细胞[5].
国内马玉英,刘全宏等等研究的结果进一步提示声动力治
疗可充分发挥超声选择性照射病灶和声敏剂选择性蓄积的双
重选择作用特异地杀伤肿瘤细胞,对健康组织损害小,毒副反
应少等优点,有望发展成为一种极具应用前景的恶性肿瘤防治
新手段.然而,目前发现的卟啉类声学敏感剂对肿瘤细胞DNA
序列的选择性和专一性差,存在毒副作用,这严重影响到声动
力治疗肿瘤的发展.
近年来,随着分子生物学的迅猛发展,以基因治疗为主的
新技术,新方法如反义技术(antisense),因其诱人的应用前景正
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引起人们的广泛关注.反义技术是根据碱基互补原则人工合
成的反义寡核苷酸能与靶基因特异地结合,抑制靶基因的复
制,转录,剪接,翻译和表达,是在基因或信使mRNA水平上的
抑制,因而其作用极具高度特异性和选择性.但由于反
义技术对于源源不断,滚滚而来的拷贝难以一一阻断或剪断,
也就难以达到完全的抑制,从而促使人们将注意力转向mRNA
的源头DNA,即如何从转录水平进行抑制,由此引出了反基因
策略(antigene)[to-14].三螺旋寡核苷酸(TriplexHelix
Olignueleotide,TFO)技术是antigene策略中的一个重要成员.它
是人工合成的一段多嘌呤或多嘧啶寡核苷酸序列,能在一定环
境中,通过Hoogsteen氢键与其相对应的目标基因的双股螺旋
核苷酸中的碱基相连接,形成三股螺旋结构(TriplexHelixForm,
TI-IF).在TI-IF结构中TFO直接与DNA连接阻止DNA的延伸,
抑制转录因子与基因连结,在DNA水平干扰基因表达.它弥
补了antisense技术只能在转录和翻译水平起抑制作用的不足,
其对目的基因的有效定位和封锁,有着重要的应用研究价值.
倘若我们设计的TFO针对的是目标基因的调节区,该区域的封
锁必将直接抑制该基因启动子(promoter)序列,从而阻止靶基因
DNA与多聚酶,转录因子等蛋白,抑制多聚酶启动,延伸合成
mRNA,调节靶因子的表达_l.近年的研究表明通过与富含聚
嘌呤一嘧啶序列的双螺旋DNA结合形成三螺旋结构的反基因
寡核苷酸(ONan)一三螺旋形成寡核苷酸在细胞培养体系能抑
制癌基因的表达,猿病毒40及肝炎病毒的复制,且较反义治
疗,更为有效.有人称之为”能够攻击病毒和癌细胞而不损害
健康组织”的新型基因药物’.然而,寡核苷酸的转染率
通常较低,且形成的TFO只能抑制一个癌基因的表达.对有多
个基因的肿瘤细胞不能产生理想的效果,同时反基因治疗也只
能有效地抑制活动期肿瘤细胞癌基因的表达,而对静止期的肿
瘤细胞无效.这决定了反基因封锁技术仍然存在抑制作用不
彻底的局限性.同时,寡核苷酸在实际的临床应用中还存在许
多亟待解决的问题:如寡核苷酸在体内和胞内的稳定性,寡核
苷酸与靶序列结合的稳定性,细胞通透性等.
最近研究表明,卟啉类衍生物等DNA嵌入剂与寡核苷酸
共价偶联后,卟啉类衍生物对寡核苷酸进行的化学修饰,可改
善和克服寡核苷酸本身存在的缺陷,而寡核苷酸对靶序列的选
择性和专一性结合即可改善和强化卟啉衍生物本身的作用,并
赋予卟啉衍生物对肿瘤细胞DNA序列的靶向性ll.因此,如
果我们利用卟啉衍生物对肿瘤组织细胞的高亲和性及其对核
酸的嵌合裂解作用,将其与TFO偶联在一起构建成一类新型的
基因靶向性声学敏感剂,可定向到达肿瘤组织;作为核酸的配
基,该种声敏药物具有TFO的特异性序列靶向作用,又能在互
补结合处附近发挥其特异性断裂作用,既特异性抑制癌基因的
表达,又能利用超声激活卟啉衍生物产生的声化学效应破坏肿
瘤组织,可亡墨达到反基因治疗和声动力治疗的双重目的.尽管
此类研究刚刚起步,但我们有理由相信只要广大超声医学,分
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子生物学以及化学家们共同努力,不久的将来,一种崭新的选
择性好,副作用小的肿瘤技术——基因靶向声动力疗法必将为
恶性肿瘤患者带来福音.
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