RAS蛋白是癌症中常见的突变蛋白，但其作为药物靶点在很大程度上仍未被充分开发利用。2025年8月29日，中国科学院大学周琪院士、李伟研究员、滕飞博士在Trends in Biotechnology （IF 14.9）上发表了题为“Targeting RAS-mutant cancer cells using a synthetic RAS-activated cancer killing system”的研究论文，研究报告了一个合成的癌症杀伤平台，称为" RAS激活的癌症杀伤( RACK ) "系统，可以实现RAS-突变癌症细胞的靶向识别和消除。RACK系统开创了一种突破性的治疗策略，能够同步实现RAS突变癌细胞的检测与清除，为攻克目前"不可成药"癌症靶点的治疗难题开辟了新途径。

研究人员分析了十个不同的KRAS突变癌症队列的转录组数据，鉴定发现16个内源性基因在这些原发性肿瘤中持续上调。进一步分析发现，KRAS突变可上调部分转录因子及其结合基序，其中激活蛋白1（AP-1）和血清反应因子（SRF）的结合基序占比最高，这与二者在KRAS依赖型肿瘤发生中的关键作用相符，并进一步通过实验验证了AP1反应元件（AP1_REs）和SRF反应元件（SRF_REs）为主要元件。基于这些发现，研究团队设计了一系列RAS转录传感器：将最小核心启动子与包含多个SRF_REs或AP1_REs的合成上游调控区结合，使其可被RAS下游转录因子选择性激活。同时，为降低背景信号，采用两种低泄漏最小启动子（命名为P1和P2）构建转录传感器。通过纳米荧光素酶（nLuc）报告基因检测传感器的响应性，结果证实这些工程化转录传感器能特异性感知并区分致癌KRAS信号与正常KRAS信号，比较后发现P1的背景信号显著低于P2，因此后续选择P1作为核心启动子。结合已有研究，设计了两个协同启动子（P_A1S2_v1和P_S2A1_v1），它们包含AP1_REs、SRF_REs和P1，可以显著增强KRAS^mut细胞的激活。

为了开发用于根除癌症细胞的RACK系统，将HSV-TK基因直接定位在合成转录传感器的下游，导致HSV-TK酶在RAS^mut细胞中特异性表达增强，随后将前药GCV转化为细胞毒性产物。研究人员首先在人类细胞系中验证了携带不同启动子的RACK构建体的功效，发现两种RACK构建体在给予GCV后均能有效诱导过表达KRAS^G12C的HEK293T细胞死亡，而P_A1S2驱动的RACK系统清除癌细胞的效果优于P_AP1驱动的系统。为证实RACK在KRAS^mut癌症细胞中的抗癌特异性，使用RACK转染过表达KRAS的HEK293T细胞，并证明RACK促进了KRAS^G12C过表达的HEK293T细胞的特异性消融，过表达KRAS^WT的HEK293T细胞不受治疗的影响。采用癌症共培养模型来评估RACK的高选择性抗癌活性，在该模型中，用RACK（lenti-P_A1S2-HSV-TK-pA）处理包含NCI-H23^EGFP和HeLa^mTagBFP2细胞的共培养物。正如预期的那样，RACK选择性地杀死了KRAS^G12C NCI-H23细胞，但保留了KRAS^WT HeLa细胞，进一步证实了RACK对KRAS活跃细胞的特异性。

研究人员在7种不同的癌细胞系中验证了RACK的普适性，RACK系统不仅能靶向携带不同遗传背景的癌细胞，还能作用于产生获得性耐药的癌细胞。为了评估RACK是否也可以在体内实现抗肿瘤作用，进一步使用了异种移植物实体瘤模型，将表达RACK的人源肿瘤细胞移植到小鼠皮下形成肿瘤。当给小鼠注射GCV后，可以观察到携带KRAS^G12C，KRAS^G12V，NRAS^Q61K突变的肿瘤体积显著缩小，而作为对照的正常肿瘤则继续生长，突显了RACK在抑制体内肿瘤生长方面的强大功效。接下来，研究了通过AAV递送RACK对已建立RAS^mut肿瘤的动物的治疗作用，将NRAS^Q61K细胞（NCI-H1299）或RAS^WT（HeLa）细胞移植到BALB/c裸鼠的腹部两侧。肿瘤生长后，将编码RACK的AAV（AAV-DJ-P_A1S2-HSV-TK-pA）和对照构建体（AAV-DJ-2-P_A1S2-nLuc-pA）分别注射至同一实验动物两侧移植瘤内，此操作重复两次，后续按隔日方案给予GCV治疗。结果表明，与对照组相比，RACK/GCV治疗后致癌RAS肿瘤显著消退，展示了基于RACK的基因治疗的疗效。此外，接受治疗的小鼠没有表现出明显的治疗后副作用。这些数据表明，RACK的体内递送有可能引发抗肿瘤作用。

本研究开发的RAS激活的癌症杀伤系统RACK基于合成回路，为癌细胞识别和消融提供了一种新的方法。在该系统中，通过工程化的转录传感器检测特定的致癌信号，从而驱动治疗反应的激活，RACK系统将为癌症治疗提供可行的策略。