rG4s在基因组调控中的作用举足轻重，它涉及端粒维持、mRNA转录后调控以及非编码RNA成熟加工等多个关键生物过程，现已成为揭示核酸二级结构如何深度影响细胞活动的核心焦点。尽管科学家们普遍认为rG4s形成动态且瞬态，但检测和活细胞内调控rG4s的技术挑战依然显著。
在此背景下，香港城市大学郭骏杰副教授团队凭借开创性的研究成果引领了该领域的前沿进展。他们率先研发出rG4-SELEX和G4-SELEX-seq技术，筛选了一系列能够靶向功能性rG4s的非天然L-RNA适体，并得到了国际rG4及核酸学界的广泛认可。郭骏杰副教授强调，由于L-RNA具有卓越的核酸酶抗性和生物稳定性，其通过非碱基互补配对特异性识别目标rG4s的能力为科研带来了新突破。
然而，L-RNA适体因其穿透细胞膜能力有限，需要依赖脂质体转染进入细胞内部，严重制约了其在生物学应用中的潜力。针对此难题，郭骏杰课题组近期在《Angewandte International Edition Chemie》上报道了一种创新策略，即利用细胞穿膜肽将靶向rG4s的L-RNA适体高效转运至细胞质中。
该研究首次采用点击化学方法，将多聚精氨酸残基共价连接到L-RNA适体上，成功合成首个L-RNA适体-肽偶联物Tamra_Ahx_R8_L-Apt.4-1c。实验结果显示，这种偶联物不仅提高了L-RNA适体的细胞内化效率，还保持了与目标rG4的高亲和力和特异性。更重要的是，它有效抑制了5’UTR和3’UTR中rG4介导的翻译过程，从而实现精准基因调控。
相较于以往研究，本研究亮点突出：1. 利用高效的点击化学手段成功开发出耦合L-RNA适体和穿膜肽的方法，耦合效率高达94%。
2. 优化穿膜肽序列和连接子长度后筛选得到的L-RNA适体-肽偶联物Tamra_Ahx_R8_L-Apt.4-1c，在提升细胞内化效率的同时，能高度靶向特定rG4序列。
3. 明确展示了Tamra_Ahx_R8_L-Apt.4-1c能够结合mRNA不同区域的rG4基序并实施有效的基因调控。
这项研究论文的第一、香港城市大学博士后张坤指出：“我们探索了提高L-RNA适体细胞摄取效率的新途径，有望成为继抗体和小分子之后，第三类高效靶向和调控rG4的强大工具。”审稿人对该研究给予高度评价，认为其系统性地推动了新型功能性RNA适体缀合物的研发，促进了功能性核酸在生物医学领域的潜在应用，对基于核酸的治疗研究具有重大意义，必将引发化学、生物学和医学界研究者的广泛关注。
近日，相关论文以《合理设计L-RNA适体-肽偶联物用于高效细胞摄取和G-四链体介导的基因控制》为题发表于《Angewandte International Edition Chemie》。论文第一为香港城市大学博士后张坤，通讯为郭骏杰副教授。
郭骏杰课题组长期致力于核酸化学与生物学研究，专注于探究RNA结构和相互作用在生物学功能中的角色，以及开发用于检测、成像、干扰RNA结构与相互作用的靶向工具，以及针对化学污染物和病原体感知的新型技术。未来，他们将继续优化设计L-RNA适体递送体系，提高其亲和力和特异性，并努力在动物实验方面取得重要突破。
参考资料：
[1] Chan, C. Y., & Kwok, C. K. (2020). Specific Binding of a D-RNA G-Quadruplex Structure with an L-RNA Aptamer. Angewandte Chemie International Edition, 59(22), 5293–5297. https://doi.org/10.1002/anie.201914955
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... [剩余参考文献省略]
[7] Zhang, K., Nie, Q., Lau, C. K., & Kwok, C. K. (2024). Rational Design of L-RNA Aptamer-Peptide Conjugate for Efficient Cell Uptake and G-quadruplex-Mediated Gene Control. Angewandte Chemie International Edition, 63(1), e202310798. https://doi.org/10.1002/anie.202310798
文章：何晨龙
