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士鋒生物RNA干擾技術(shù)研究前沿與應(yīng)用領(lǐng)域
最近更新時(shí)間：2015-7-29
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小RNA（micrornA，miRNA）的作用與應(yīng)用研究繼2001，2002連續(xù)兩年被美國(guó)《Science》雜志評(píng)選為年度*突破技術(shù)以來(lái)，2003年繼續(xù)熱度高漲，名列前矛。其核心技術(shù)RNA干擾（RNAi），即用20多個(gè)核苷酸組成的短的雙鏈RNA（siRNA）代替?zhèn)鹘y(tǒng)反義核酸進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后基因沉默，已經(jīng)迅速而廣泛地應(yīng)用到基因功能，基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制研究等熱門領(lǐng)域，并為基因治療開(kāi)辟了新的途徑。近兩年來(lái)，這方面的科學(xué)論文及報(bào)道爆炸性增長(zhǎng)，幾乎每天都有新的結(jié)果涌現(xiàn)。此外，RNAi沉默機(jī)制的探索方面也取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。在大致勾畫出生物體內(nèi)源性小RNA的重要作用框架后，2003年生物學(xué)家致力于闡述更進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，探索小RNA如何調(diào)控細(xì)胞的行為，如何利用RNAi機(jī)制進(jìn)行疾病防治等等。以下就分幾個(gè)方面為大家介紹一些近幾年RNA干擾的主要研究領(lǐng)域及前沿進(jìn)展。
一． 外源RNA誘導(dǎo)RNAi的應(yīng)用
1. 基因功能研究
從2001年《Nature》雜志上報(bào)道在哺乳動(dòng)物培養(yǎng)細(xì)胞中通過(guò)siRNA成功誘導(dǎo)了特異性靶基因表達(dá)沉默后，RNA干擾技術(shù)就作為一項(xiàng)特異性基因沉默的有效工具從低等生物成功進(jìn)軍哺乳動(dòng)物領(lǐng)域。2003年Rubinson DA等又在Nature Genetics上報(bào)道用病毒系統(tǒng)在原代哺乳動(dòng)物細(xì)胞，干細(xì)胞和轉(zhuǎn)基因小鼠上都取得了RNA干擾成功，更大大擴(kuò)展了這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。研究者們可以利用這項(xiàng)技術(shù)對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行特異性地表達(dá)沉默，通過(guò)觀察其表達(dá)被抑制后細(xì)胞以至生物體從形態(tài)到各項(xiàng)生理生化的變化，對(duì)該基因的功能及參與的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。這比傳統(tǒng)的基因敲除方法要簡(jiǎn)單而且方便得多，因此短短幾年，就有了很多突破性的成果。其中研究得zui多的是跟疾病相關(guān)的一些基因，不僅對(duì)疾病機(jī)制及相關(guān)代謝網(wǎng)絡(luò)有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，也為基因治療及藥物篩選提供了一些借鑒。
在具體誘導(dǎo)方式方面，目前報(bào)道的成功的siRNA形式多樣，其中短發(fā)夾結(jié)構(gòu)RNA（shRNA，short hairpin RNA）表達(dá)載體的應(yīng)用大大加快了研究者從zui初的培養(yǎng)細(xì)胞水平擴(kuò)展到成體水平的步伐。例如，在神經(jīng)生物學(xué)研究中，美國(guó)NIH的Backman C等通過(guò)siRNA表達(dá)質(zhì)粒對(duì)中腦腹側(cè)神經(jīng)細(xì)胞中的多巴胺能相關(guān)基因進(jìn)行了有效抑制， Hommel JD等還通過(guò)病毒介導(dǎo)的RNAi建立了此類成年小鼠模型，不僅為建立神經(jīng)系統(tǒng)的功能缺失模型找到了一些有價(jià)值的表型標(biāo)記，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的基因治療也有一定借鑒意義；在癌癥研究中，Zhang Y等也通過(guò)shRNA表達(dá)載體成功抑制成年大鼠腦癌基因，并對(duì)RNAi的遠(yuǎn)程（穿過(guò)血腦屏障）基因沉默方法進(jìn)行了非常有益的探索；利用細(xì)胞凋亡途徑，Zender L等通過(guò)RNAi抑制凋亡基因Caspase－8能提高患急性肝功能衰竭小鼠的成活率，并發(fā)現(xiàn)Caspase 8 siRNA處理對(duì)特異性Fas 激活劑（Jo2和AdFasL）和野生型腺病毒介導(dǎo)的急性肝功能衰竭都有效，表明這個(gè)動(dòng)物模型能反應(yīng)人類急性病毒肝炎多分子參與的機(jī)制，增強(qiáng)了siRNA用于急性肝炎病人治療的希望……
除了對(duì)某些關(guān)鍵基因的RNAi研究外，Zheng L等還在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中探索了sirna在基因組水平上的篩選方法。他們建立了一個(gè)包含8000多個(gè)基因的siRNA表達(dá)框文庫(kù)陣列，通過(guò)它來(lái)高通量篩選NF-kB信號(hào)途徑中已知的及Unique基因。由此可見(jiàn)，RNA干擾也正作為篩選成百甚至上千基因的工具，發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。
總的來(lái)說(shuō)，RNA干擾為系統(tǒng)地抑制RNA分子合成蛋白提供了快速而相對(duì)簡(jiǎn)便的途徑。通過(guò)在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)一個(gè)基因RNA信號(hào)的抑制，研究者可以深入研究基因功能，進(jìn)而開(kāi)始描繪支配從細(xì)胞形態(tài)到信號(hào)系統(tǒng)的遺傳網(wǎng)絡(luò)。