DNAzymes 是精確的生物催化劑，可以破壞不需要的 RNA 分子。然而，它們?cè)卺t(yī)學(xué)中的應(yīng)用仍然存在主要障礙。杜塞爾多夫海因里希海涅大學(xué) (HHU) 的一個(gè)研究小組與 Jülich 研究中心 (FZJ) 和波恩大學(xué)一起，以原子分辨率研究了 DNAzyme 如何實(shí)時(shí)工作。他們現(xiàn)在已經(jīng)在著名的《自然》雜志上介紹了這些重要的基本發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用。
DNAzymes - 一個(gè)由 DNA 和酶組成的詞 - 是具有催化活性的 DNA 序列。它們包含一個(gè)催化核心，該核心包含大約 15 個(gè)核酸，兩側(cè)是右側(cè)和左側(cè)的短結(jié)合臂，每個(gè)臂具有大約 10 個(gè)核酸。雖然核心的序列是固定的，但可以修改結(jié)合臂，特別匹配幾乎任何 RNA 目標(biāo)序列。
目的是針對(duì)病毒、癌癥或受損神經(jīng)細(xì)胞中不需要的 RNA 分子，使用 DNAzyme 攻擊和摧毀它們。這是通過與目標(biāo) RNA 分子上的核苷酸序列相匹配的結(jié)合序列來實(shí)現(xiàn)的。DNAzyme 精確地?？吭谄ヅ湮恢?，核心切割 RNA 分子，然后其片段在細(xì)胞中迅速降解?？梢钥焖佥p松地更換裝訂臂。
治療的好處是顯而易見的：不需要的 RNA 可以被精確地破壞，而細(xì)胞中其他有用的 RNA 鏈保持不變。在某些病毒(如 SARS-CoV2 和埃博拉病毒)中，遺傳物質(zhì)編碼在 RNA 分子上。與健康細(xì)胞一樣，癌細(xì)胞使用所謂的信使 RNA (mRNA) 從其 DNA 中復(fù)制蛋白質(zhì)藍(lán)圖，并將其轉(zhuǎn)移到分子工廠。癌細(xì)胞中的 mRNA 序列通常與健康細(xì)胞的 mRNA 序列略有不同或以不同的量存在，這意味著 DNAzyme 可以特異性攻擊癌細(xì)胞，同時(shí)不傷害其他細(xì)胞。
HHU 物理生物學(xué)研究所工作組組長、該研究的最后一位作者 Manuel Etzkorn 博士說：“理論上聽起來很出色并且 20 年前就已經(jīng)提出了，但不幸的是，它在醫(yī)療實(shí)踐中并沒有這樣的效果。”現(xiàn)在發(fā)表在《自然》上。“在試管中，DNAzymes 在破壞 RNA 分子方面非常有效，但這在細(xì)胞中很少發(fā)生。必須有一個(gè)競爭過程來阻止 DNAzymes。然而，如果對(duì)它們的功能沒有基本的了解，就很難開發(fā)出可以在細(xì)胞中完成其工作的改進(jìn) DNAzyme 變體?，F(xiàn)在，我們的洞察力已經(jīng)使這種僵局發(fā)生了變化。”
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