利用细胞穿透性抗体3E10增强靶向HER2阳性癌症的三链形成寡核苷酸的核递送

《Molecular Therapy Nucleic Acids》：Cell-penetrating antibody enhances nuclear delivery of triplex-forming oligonucleotides targeting HER2-positive cancers

本研究针对核酸疗法（NATs）如三链形成寡核苷酸（TFOs）在HER2阳性癌症治疗中面临的细胞内和核递送难题，探索了狼疮源性抗DNA单克隆抗体3E10作为递送系统的潜力。研究人员通过体外和体内实验证实，3E10特别是其D31N突变体能与HER2靶向TFOs形成稳定复合物，并显著增强TFOs在肿瘤细胞核内的递送效率，为基于TFO的精准癌症治疗提供了新策略。

　　

在癌症治疗领域，核酸疗法（NATs）代表着一类新兴的治疗策略，能够特异性靶向传统药物难以作用的癌基因。其中，三链形成寡核苷酸（TFOs）因其能够直接与双链DNA结合并诱导DNA损伤而备受关注，特别是在治疗HER2阳性癌症方面显示出巨大潜力。然而，这些大分子、带负电荷的核酸药物在临床转化过程中面临重大挑战——如何有效穿越细胞膜和核膜到达其作用靶点。

目前，核酸药物的细胞内递送效率低下严重限制了其临床应用。这些挑战包括：负电荷导致的细胞摄取困难、核酸酶降解造成的稳定性差、以及快速系统清除导致的生物利用度低。特别是在HER2阳性乳腺癌和卵巢癌治疗中，虽然TFOs能够通过靶向HER2基因的扩增区域诱导癌特异性DNA双链断裂，但核递送不足成为制约其疗效的关键瓶颈。

为了解决这一难题，耶鲁大学医学院的研究团队将目光投向了一种特殊的狼疮源性抗DNA单克隆抗体——3E10。这种抗体具有独特的细胞穿透能力，能够通过 equilibrative nucleoside transporter 2（ENT2）转运蛋白直接穿越细胞膜和核膜。更有趣的是，3E10抗体对肿瘤组织具有天然靶向性，因其能够结合肿瘤坏死区域丰富的细胞外DNA。研究团队还开发了3E10的D31N突变体，该突变体在重链互补决定区（CDRs）具有单点突变，显著增强了对单链和双链DNA的结合亲和力。

本研究系统评估了3E10抗体作为HER2靶向TFOs递送平台的潜力。研究人员首先通过电泳迁移率变动分析（EMSA）和表面等离子共振（SPR）技术精确测定了3E10野生型（WT）和D31N突变体与两种HER2靶向TFOs（HER2-205和HER2-5922）的结合亲和力。随后，在HER2扩增的乳腺癌BT474和卵巢癌SKOV3细胞系中，通过共聚焦显微镜评估了抗体-TFO复合物的核递送效率。DNA损伤诱导能力通过检测γH2AX焦点形成来评估。最后，在BT474异种移植小鼠模型中验证了该递送系统的体内靶向性和治疗效果。

3E10抗体以纳摩尔亲和力结合TFOs

结合亲和力实验结果显示，3E10抗体与TFOs在室温水中孵育30分钟即可形成稳定复合物。EMSA分析表明，D31N突变体对TFOs的结合亲和力（K_d=381 nM）显著高于野生型抗体（K_d=565 nM）。SPR动力学分析进一步证实，D31N突变体具有更高的结合速率（k_a）和更低的解离速率（k_d）。值得注意的是，较短的HER2-205 TFO（24个碱基）比较长的HER2-5922 TFO（30个碱基）表现出更高的结合亲和力。

3E10抗体将TFOs递送至癌细胞和肿瘤异种移植体

细胞实验表明，两种3E10抗体变体均能有效将TAMRA标记的HER2-205 TFO递送至细胞核内，且递送效率呈抗体浓度依赖性。在4:1的抗体:TFO比例下观察到最高核摄取水平。D31N变体由于具有更强的DNA结合和细胞穿透能力，其TFO递送效率显著高于野生型。DNA损伤检测显示，HER2-205比HER2-5922更能有效诱导γH2AX焦点形成，但两种抗体变体介导的DNA损伤水平相当。

体内实验进一步证实了3E10递送系统的肿瘤靶向能力。在BT474异种移植小鼠模型中，静脉注射3:1比例的抗体:TFO复合物后24小时，肿瘤组织内可检测到显著的TFO积累。与体外结果一致，D31N变体在体内的TFO递送效率也优于野生型抗体。

该研究成功建立了一个基于3E10抗体的TFO递送平台，有效解决了核酸药物的核递送难题。3E10抗体，特别是其D31N突变体，能够与HER2靶向TFOs形成稳定复合物，并通过ENT2转运蛋白机制实现高效核递送。这一策略不仅提高了TFOs在HER2扩增癌细胞中的生物利用度，还利用抗体对肿瘤坏死DNA的天然亲和力实现了肿瘤靶向递送。

与传统抗体药物偶联物（ADCs）相比，3E10-TFO平台具有显著优势：简单的混合即可完成复合物制备，无需复杂的化学偶联策略；核递送能力扩展了其应用于其他核酸药物的潜力；肿瘤靶向性增强了治疗特异性。这项研究为基于核酸的精准癌症治疗提供了新思路，特别是为治疗HER2阳性癌症提供了有前景的策略。随着TFO设计的进一步优化和递送系统的不断完善，3E10平台有望在癌症治疗领域发挥重要作用。