2026年7月21日，云南大学生物医药研究院陈大华团队在国际知名学术期刊《Smal》发表了题为“Chemically Evolved XNAzyme Platforms for Effective In Vivo Gene Regulation”的研究论文。该研究建立了8-17 脱氧核酶（DNAzyme）的化学进化策略，成功筛选获得高活性的异源核酸酶（XNAzyme），并实现其在细胞和斑马鱼胚胎中的高效RNA调控，为核酸药物研发提供了新的工具与研究思路。

脱氧核酶（DNAzyme）因其具有特异性切割靶标mRNA的能力，在核酸药物研发领域具有广阔的应用前景。然而，然而，其临床应用长期受限于生理条件下催化活性不足、生物稳定性较差以及对结构化长链RNA结合能力有限等关键问题。其中，如何提高DNAzyme在生理环境中的催化活性，是该领域亟待解决的核心科学问题。

已有研究表明，化学修饰能够显著增强10-23 DNAzyme的催化性能，但另一类应用广泛的8-17 DNAzyme在化学修饰方面的研究仍相对有限。针对这一问题，研究团队以8-17 DNAzyme为研究对象，围绕其催化机制开展系统的化学进化研究。研究发现，在催化核心第13位碱基鸟嘌呤（G）引入2'-O-甲氧基乙基（MOE）修饰，或在特定位点引入硫代磷酸酯（PS）修饰，均可显著提升8-17 DNAzyme在生理条件下的催化活性。当两种修饰联合应用时，获得的XNAzyme催化活性达到未修饰DNAzyme的14倍。值得注意的是，高性能XNAzyme在催化活性显著提升的同时，仍保持了DNAzyme底物可编程性、金属离子适配性以及构建多组分核酸酶高级结构等重要特性。分子动力学模拟进一步揭示，化学修饰能够增强金属离子耦合作用，提高催化活性构象的采样概率，从而实现催化效率的大幅提升。在此基础上，研究团队进一步在XNAzyme底物结合臂引入锁核酸（LNA）修饰，有效增强了其生物稳定性以及对长链RNA的结合和切割能力。功能研究表明，在细胞模型中，与反义核酸对照相比，8-17 XNAzyme能够更加高效地敲低外源eGFP mRNA和内源癌症相关基因c-myc mRNA，显著降低相应蛋白表达水平，实现高效基因沉默；同时，可精准敲低miR-21，并进一步上调其下游靶基因PTEN的表达。在斑马鱼胚胎模型中，XNAzyme能够有效沉默vasa和bmp4 mRNA，并诱导相应发育表型变化。上述研究结果系统验证了该化学进化策略的有效性，证明所获得的高活性XNAzyme具备体内精准基因调控能力，为新一代核酸药物的研发提供了重要理论基础和技术支撑。

云南大学为第一完成单位，云南大学生物医药研究院助理研究员王军，博士研究生周建松、周一珉、王伟刚为共同第一作者；云南大学生物医药研究院陈大华研究员、中国科学院动物研究所孙钦秒研究员为共同通讯作者。本研究得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委卓越研究群体延续资助项目、云南省科技领军人才及云南省西南联合研究生院科技专项等项目经费的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.74642