紫色矮牵牛何以失色
人类基因组计划的完成对遗传学的发展产生了极为深刻的影响，今后的研究重点一方面是从序列角度，如编码序列、非编码序列、重复序列等来认识基因组功能。另外就是研究基因如何与各种因子相互作用来实现其生物学功能。现在我想谈谈去年被美国《科学》杂志评为“世界十大科技进展”之首的RNA干扰，这是称为“表观遗传学”的一个重要组成部分。所谓表观遗传学是指基因的核苷酸序列不发生变化，而基因表达出现了可遗传的变化。
RNA干扰(RNAi)现象早在1993年就有报道，当时有人将产生紫色素的基因转入开紫花的矮牵牛中，希望得到紫色更深的花，可是事与愿违，非但没有加深紫色，反而成了白色。当时认为这是矮牵牛本来有的紫色素基因和转入的外来紫色素基因都失去了功能，称这种现象是“共抑制”。1995年，有人用某个基因的反义RNA转入线虫体内，结果发现该基因的表达受到了抑制，但作用不明显，而且正义RNA也会产生抑制作用，认为这种“基因沉默”现象与RNA有关。到了1998年，科学家分别用正义RNA、反义RNA和这两种RNA混合后转入线虫体内，结果发现混合物的抑制效果最好。于是提出了RNAi这个词。
正义RNA和反义RNA混合后生成了双链RNA(dsRNA)，正是dsRNA产生了RNAi现象。双链RNA在生物体内是存在的，是一种自然现象，经酶切后会形成很多小片段，称为siRNA，这些小片段一旦与信使RNA(mRNA)中的同源序列互补结合，会导致mRNA失去功能，即不能翻译产生蛋白质，也就是使基因“沉默”了。
动植物和人体的病原体中有一些是RNA病毒，如导致艾滋病的HIV和SARS的冠状病毒都是RNA病毒。有些RNA病毒在复制过程的一定阶段中会产生双链RNA。如果宿主体内有分解这种双链RNA的酶，就可将双链RNA切割成许多小的片段，这种小片段会与病毒RNA基因组的同源部分结合，使病毒基因失去复制功能，也就不能危害宿主。所以RNAi是自然界生物长期进化形成的一种防御机制。研究RNA干扰深化了我们对基因表达、调控机制的认识，即不光要看基因DNA序列，而且要看基因表达每个过程中与环境的相互作用。
RNA干扰之所以很快成为国际生命科学界的研究热点，一是它可以抑制某些基因的表达，而且这一特性在一定条件下可以遗传到下一代，人们正在利用RNA干扰的这些特性，去做生物学上非常重要的基因剔除实验，与现有常规的用小鼠做基因剔除的方法相比，用RNA干扰做的替代基因剔除不但成本低、而且方法简便、周期更短，就大规模了解基因功能而言，这将是非常有效的工具。
另一方面，双链RNA还可以引起基因的甲基化，甲基化会影响到基因的活性，甲基化是在基因的碱基上作一些修饰，并不改变核苷酸序列，但可以影响基因活性。这就为研究基因的表达调控提供了更好的手段和途径，以上是从基因的基础研究角度提出的课题。
一些科学家还在研究用RNA干扰来制备药物。其思路是根据病原体如病毒、细菌等的致病基因序列，以及生物体内与疾病发生相关的基因序列，设计和制备与这些基因序列有同源序列的双链RNA，转入动植物内使有关的疾病基因“沉默”(不能表达功能)，从而达到治疗的效果呢？有人预言，未来3～4年内就会有这种RNA干扰药物问世。事实上，现在已有人用这种办法来研究对付肿瘤。例如，人基因组中有一个P53抑癌基因，他们把针对P53的双链RNA引入胚胎干细胞，使得干细胞中的P53基因受抑，最终使干细胞发育成肿瘤细胞。一个有趣的现象是，P53受抑制的程度与干细胞发育成肿瘤细胞的进程、恶性程度成正相关，若P53受抑程度小，变成肿瘤的速度就慢，且恶性低。这样就可进一步设计实验，来弄清干细胞演变过程中的各个环节以及基因表达、调控网络的一些细节，这样就可认识肿瘤的发生机制并设计出相应的药物。正因为RNA干扰不仅对遗传、肿瘤的发生、基因表达调控等遗传学基础问题是非常有用的工具，而且可以用于药物设计、疾病的防治等，所以，这也是它备受瞩目的原因。
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