RAS蛋白是癌癥中常見的突變蛋白，但其作為藥物靶點在很大程度上仍未被充分開發利用。2025年8月29日，中國科學院大學周琪院士、李偉研究員、滕飛博士在Trends in Biotechnology （IF 14.9）上發表了題為“Targeting RAS-mutant cancer cells using a synthetic RAS-activated cancer killing system”的研究論文，研究報告了一個合成的癌癥殺傷平臺，稱為" RAS激活的癌癥殺傷( RACK ) "系統，可以實現RAS-突變癌癥細胞的靶向識別和消除。RACK系統開創了一種突破性的治療策略，能夠同步實現RAS突變癌細胞的檢測與清除，為攻克目前"不可成藥"癌癥靶點的治療難題開辟了新途徑。
· 維真助力 - AAV·
病毒產品 AAV-DJ-PA1S2-HSV-TK-pA 、AAV-DJ-PA1S2-nLuc-pA
實驗動物 5-8周齡BALB/c裸鼠（兩側腹部注射5 ×106個癌細胞）
注射方式 瘤內給藥，2天后再次注射
病毒用量 5×1011vg/100mm3腫瘤體積
01研究結果分享
1、轉錄組指導設計特異性感知致癌RAS信號的轉錄傳感器
研究人員分析了十個不同的KRAS突變癌癥隊列的轉錄組數據，鑒定發現16個內源性基因在這些原發性腫瘤中持續上調。進一步分析發現，KRAS突變可上調部分轉錄因子及其結合基序，其中激活蛋白1（AP-1）和血清反應因子（SRF）的結合基序占比最高，這與二者在KRAS依賴型腫瘤發生中的關鍵作用相符，并進一步通過實驗驗證了AP1反應元件（AP1_REs）和SRF反應元件（SRF_REs）為主要元件。基于這些發現，研究團隊設計了一系列RAS轉錄傳感器：將最小核心啟動子與包含多個SRF_REs或AP1_REs的合成上游調控區結合，使其可被RAS下游轉錄因子選擇性激活。同時，為降低背景信號，采用兩種低泄漏最小啟動子（命名為P1和P2）構建轉錄傳感器。通過納米熒光素酶（nLuc）報告基因檢測傳感器的響應性，結果證實這些工程化轉錄傳感器能特異性感知并區分致癌KRAS信號與正常KRAS信號，比較后發現P1的背景信號顯著低于P2，因此后續選擇P1作為核心啟動子。結合已有研究，設計了兩個協同啟動子（PA1S2_v1和PS2A1_v1），它們包含AP1_REs、SRF_REs和P1，可以顯著增強KRASmut細胞的激活。
圖1. 轉錄組學指導轉錄傳感器的設計，以檢測致癌KRAS信號
2、RACK系統在體外選擇性消融RASG12C細胞
為了開發用于根除癌癥細胞的RACK系統，將HSV-TK基因直接定位在合成轉錄傳感器的下游，導致HSV-TK酶在RASmut細胞中特異性表達增強，隨后將前藥GCV轉化為細胞毒性產物。研究人員首先在人類細胞系中驗證了攜帶不同啟動子的RACK構建體的功效，發現兩種RACK構建體在給予GCV后均能有效誘導過表達KRASG12C的HEK293T細胞死亡，而PA1S2驅動的RACK系統清除癌細胞的效果優于PAP1驅動的系統。為證實RACK在KRASmut癌癥細胞中的抗癌特異性，使用RACK轉染過表達KRAS的HEK293T細胞，并證明RACK促進了KRASG12C過表達的HEK293T細胞的特異性消融，過表達KRASWT的HEK293T細胞不受治療的影響。采用癌癥共培養模型來評估RACK的高選擇性抗癌活性，在該模型中，用RACK（lenti-PA1S2-HSV-TK-pA）處理包含NCI-H23EGFP和HeLamTagBFP2細胞的共培養物。正如預期的那樣，RACK選擇性地殺死了KRASG12C NCI-H23細胞，但保留了KRASWT HeLa細胞，進一步證實了RACK對KRAS活躍細胞的特異性。
圖2.RACK有效且選擇性地消融KRASG12C細胞
3、RACK在體內抑制腫瘤的廣譜活性
研究人員在7種不同的癌細胞系中驗證了RACK的普適性，RACK系統不僅能靶向攜帶不同遺傳背景的癌細胞，還能作用于產生獲得性耐藥的癌細胞。為了評估RACK是否也可以在體內實現抗腫瘤作用，進一步使用了異種移植物實體瘤模型，將表達RACK的人源腫瘤細胞移植到小鼠皮下形成腫瘤。當給小鼠注射GCV后，可以觀察到攜帶KRASG12C，KRASG12V，NRASQ61K突變的腫瘤體積顯著縮小，而作為對照的正常腫瘤則繼續生長，突顯了RACK在抑制體內腫瘤生長方面的強大功效。接下來，研究了通過AAV遞送RACK對已建立RASmut腫瘤的動物的治療作用，將NRASQ61K細胞（NCI-H1299）或RASWT（HeLa）細胞移植到BALB/c裸鼠的腹部兩側。腫瘤生長后，將編碼RACK的AAV（AAV-DJ-PA1S2-HSV-TK-pA）和對照構建體（AAV-DJ-2-PA1S2-nLuc-pA）分別注射至同一實驗動物兩側移植瘤內，此操作重復兩次，后續按隔日方案給予GCV治療。結果表明，與對照組相比，RACK/GCV治療后致癌RAS腫瘤顯著消退，展示了基于RACK的基因治療的療效。此外，接受治療的小鼠沒有表現出明顯的治療后副作用。這些數據表明，RACK的體內遞送有可能引發抗腫瘤作用。
圖3.RACK在體內抑制腫瘤的強大和廣譜活性
02結論
本研究開發的RAS激活的癌癥殺傷系統RACK基于合成回路，為癌細胞識別和消融提供了一種新的方法。在該系統中，通過工程化的轉錄傳感器檢測特定的致癌信號，從而驅動治療反應的激活，RACK系統將為癌癥治療提供可行的策略。