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淺議RNAi與siRNA轉(zhuǎn)染試劑的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間: 2023-08-23 點(diǎn)擊次數(shù): 979次RNAi(RNA interference,RNA干擾)是近年來生命科學(xué)領(lǐng)域最為重大的發(fā)現(xiàn)之一。它是指小分子雙鏈RNA可以特異性地降解同源mRNA,從而抑制或關(guān)閉特定基因表達(dá)的現(xiàn)象。人們只要知道了某種疾病的致病基因,就可以設(shè)計(jì)出針對該基因mRNA的小分子干擾RNA(Small interfering RNA,siRNA),抑制或封閉該致病基因的表達(dá),從而達(dá)到治療疾病的目的。顯然,在理論上,通過siRNA可以治療所有的疾病,包括腫瘤、傳染病、遺傳性疾病等等,因而siRNA受到學(xué)術(shù)界普遍的關(guān)注,是目前最為熱門的生命科學(xué)研究領(lǐng)域,也是未來最有發(fā)展前途的新藥開發(fā)領(lǐng)域。因?yàn)閟iRNA在生物功能研究、疾病治療和新藥研發(fā)方面具有非常重大的應(yīng)用價(jià)值,2002年,著名的美國≤科學(xué)≥雜志將其評為世界拾大科技成果之-首。2006年,發(fā)現(xiàn)RNA干擾現(xiàn)象的美國科學(xué)安德魯·法厄被授予諾貝爾生理及醫(yī)學(xué)獎。一般地,科學(xué)家從成果發(fā)表到獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎需要等待20多年以上的時(shí)間,但安德魯·法厄從發(fā)現(xiàn)RNA干擾現(xiàn)象到獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎只用了8年的時(shí)間,是迄今為止獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎最快的科學(xué)家,這充分證明了國際科學(xué)界對RNA干擾成果的認(rèn)可。
一、siRNA載體的應(yīng)用分析
如上所述,作為抑制基因表達(dá)的有效工具,siRNA具有非常廣泛的應(yīng)用。目前,幾乎所有的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室和核酸藥物開發(fā)廠商,都會用到siRNA作為研究手段。但是,siRNA不能單獨(dú)應(yīng)用,它必須與運(yùn)載工具也就是載體搭配才能轉(zhuǎn)運(yùn)到機(jī)體組織和細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。因而,siRNA的應(yīng)用領(lǐng)域就是其載體的應(yīng)用領(lǐng)域。具體地說, siRNA與載體結(jié)合可用于以下研究:
1、基因功能研究: 由于siRNA具有很好的特異性和有效的干擾活力,可以使特定基因沉默,獲其功能喪失或降低突變,因此可以作為功能基因組學(xué)的一種強(qiáng)有力的研究工具。已有研究表明siRNA能夠在哺乳動物中抑制特定基因的表達(dá),而且抑制基因表達(dá)的時(shí)間可以控制在發(fā)育的任何階段,產(chǎn)生類似基因敲除的效應(yīng)。與傳統(tǒng)的基因敲除技術(shù)相比,這一技術(shù)具有投入少,周期短,操作簡單等優(yōu)勢。因而,近年來,越來越多的實(shí)驗(yàn)室開始使用siRNA研究基因的功能,并將之用于構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動物的模型。
2、病毒性疾病的治療:
研究表明,人們通過合成一段針對特定病毒基因的siRNA,并將之導(dǎo)入該病毒感染的細(xì)胞,能夠有效地抑制該病毒的復(fù)制,阻斷病毒對細(xì)胞的感染。并且,可貴的是,siRNA在病毒感染的早期就能發(fā)揮抑制作用。因而,siRNA可用來治療病毒性疾病。目前,美國加州大學(xué)在研究使用siRNA治療艾滋?。贿€有人在研究用siRNA治療脊髓灰質(zhì)炎、肝炎和嚴(yán)重急性呼吸綜合征(severe acute respiratory syndrome,SARS)。可見,siRNA在病毒性感染疾病的治療方面具有非常重要的意義。
3、遺傳性疾病的治療:
如前所述,siRNA可以特異性地抑制某個(gè)基因的表達(dá),因而是治療缺陷表達(dá)或過量表達(dá)性遺傳病的最好手段。目前,美國衣阿華大學(xué)正在研究用siRNA治療脊髓小腦運(yùn)動失調(diào)。美國西北大學(xué)也在用人工合成的siRNA治療脆性X染色體綜合征。學(xué)界認(rèn)為,遺傳性疾病的治療將成為基因治療的又一大熱點(diǎn)。
4、腫瘤病的治療:
腫瘤是多個(gè)基因相互作用的基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的結(jié)果,傳統(tǒng)技術(shù)誘發(fā)的單一癌基因的阻斷不可能全抑制或逆轉(zhuǎn)腫瘤的生長,而RNAi可以利用同一基因家族的多個(gè)基因具有一段同源性很高的保守序列這一特性,設(shè)計(jì)針對這一區(qū)段序列的siRNA分子,只注射一種siRNA即可以產(chǎn)生多個(gè)基因同時(shí)剔除的效果,也可以同時(shí)注射多種siRNA而將多個(gè)序列不相關(guān)的基因同時(shí)剔除。顯然,與傳統(tǒng)的基因治療方法相比,siRNA是更為理想和有效的治療手段。目前,國外已有較多大學(xué)和制藥公司在開展siRNA治療癌癥的研發(fā)工作,如乳腺癌、白血病、黑色素瘤、肝癌等等。
5、在整形外科中的應(yīng)用:
siRNA還可用于整形,如瘢痕疙瘩是一種較為難治的疾病,目前尚無有確切有效的治療方法。使用特異性siRNA可以有效抑制瘢痕疙瘩的形成。另外,使用特異的siRNA還可以抑制黑色素的分泌,達(dá)到皮膚美白的效果。
6、新藥開發(fā)研究:
如上所述,siRNA可用于病毒性疾病、遺傳病和惡性腫瘤等的治療,因而可被進(jìn)一步開發(fā)成治療各種疾病的藥物。目前,國外多家公司都在開發(fā)此類藥物,其中美國Alnylam pharmaceuticals 公司開發(fā)的治療老年性黃班的藥物已經(jīng)進(jìn)入二期臨床,治療肺癌的藥物已進(jìn)入一期臨床。
綜上所述,siRNA與載體結(jié)合可廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)研究、疾病治療和藥物開發(fā)領(lǐng)域。除此之外,siRNA技術(shù)還可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)等多種領(lǐng)域,進(jìn)行良種培育、良種篩選和疾病治療等。可見,siRNA載體的應(yīng)用非常廣泛,具有巨大的市場發(fā)展空間。目前,應(yīng)用較廣的siRNA轉(zhuǎn)染載體為品牌T公司的Lipo2000和Lipo3000 ,但該類載體細(xì)胞毒性較大,而且轉(zhuǎn)染效率偏低。有公司在國際上率-先研發(fā)成功了Starvio系列siRNA納米轉(zhuǎn)染載體,該載體細(xì)胞毒性低,轉(zhuǎn)染后細(xì)胞死亡率不到10%,siRNA轉(zhuǎn)染效率高,基因敲除效率可達(dá)90%以上,有效彌補(bǔ)了Lipo2000和Lipo3000在性能上的不足,是目前比較理想的siRNA轉(zhuǎn)染載體。
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