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RNAi技术在基因组学中的应用
作者:未知 来源:中国生物技术信息 时间:2005-7-9


      由于RNA干扰是针对转录后阶段的基因沉默,相对于传统基因治疗对基因水平上的敲除,整个流程设计更简便,且作用迅速,效果明显,为基因治疗开辟了新的途径。其总体思路是通过加强关键基因的RNAi机制,控制疾病中出现异常的蛋白合成进程或外源致病核酸的复制及表达。尤其针对引起一些对人类健康严重危害的核酸病毒,如去年在全球多个国家和地区流行的SARS这种主体是单链核酸的新型冠状病毒,寻找药物靶点,设计核酸药物就更加方便。目前已经有很多公司在积极开发这方面的药物,如在去年SARS药物研究中一鸣惊人的美国俄勒冈州的AVI BioPharma生物制药公司等。国内也有很多研究机构及生物技术公司投入了这方面的工作。如上海生科院成立了SARS防治科研攻关领导小组,其中生化细胞所和药物所的一些课题组在从RNA干扰的角度努力。此外,北大,中南大学,北京动物所等大专院校研究机构以及北京金赛狮反义核酸技术开发有限公司等也开展了RNA干扰药物的研究与开发。

      基因治疗方面去年最引人注目的进展之一是对肝炎的RNA干扰研究。McCaffrey AP等通过表达shRNA的载体在培养细胞水平和转染HBV质粒后免疫活性缺失的小鼠肝脏中成功抑制了HBV复制。与对照相比,小鼠血清中测得的HBsAg下降84.5%,免疫组化对HBcAg的分析结果下降率更超过99%。另,哈佛大学Lieberman的研究小组通过注射针对Fas的siRNA,过度激活炎症反应,诱导小鼠肝细胞自身混乱。然后给测试小鼠注入使Fas hyperdrive的抗体,发现未进行siRNA处理的对照组小鼠在几天中死于急性肝功能衰竭,而82%的siRNA处理小鼠都存活下来,没有患病,它们当中80-90%的肝细胞经证实结合了siRNA。并且,RNAi发挥功能达10天,三周后才完全衰退。由于Fas很少在肝细胞外的其它细胞高表达水平,对它的抑制对其它器官几乎没有副作用。此外,这个小组还和其它研究者积极开展针对HIV的RNAi测试,目前报道他们使用的针对CCR5蛋白的siRNA能阻止HIV进入免疫细胞约三周,在已经感染的细胞中也能阻止感染病毒的复制。

      然而,尽管取得了不少成果,要真正用于医疗还需时日。目前大多数还停留在小鼠测试阶段,siRNA的导入多采用静脉或腹腔注射,尾部注射,细胞移植等,如何对人进行有效的给药,既能确保药效在靶器官靶组织有效释放,还要具有高度安全性等等问题都尚需进一步研究。我们期待着RNAi引领的新医学革命的到来在药物筛选领域,除了线虫这种低等动物的RNAi高通量药筛模式外,2003年Lavery KS等的综述中也对RNAi在药筛领域的应用前景进行了高度评价:RNAi技术将逐渐成为药物靶点筛选和鉴定的强大工具。他对如何在药筛的各个阶段应用RNAi做了具体描述及展望,并指出将这项技术与高通量筛选,体外生物检测和体内疾病模式相结合,将提供大量基因功能方面的有用信息,在药物开发过程的多个阶段促进靶点的筛选。

    二. 内源RNAi机制及功能研究

      是什么原因使我们有可能通过外源siRNA诱导内源性的靶基因转录后沉默?为解开这个迷题,更有效地进行RNAi应用,随着RNAi应用研究的广泛开展,生物体内部RNAi机制研究也愈加深入,并迅速成为RNAi研究中的重要领域,吸引着越来越多的研究者投身其中,涌现出一系列令人耳目一新的成果。

      多年来,生物学家认为RNA在生命过程中的作用仅仅是将遗传信息从DNA传递到蛋白,就象蜂群中的雄蜂般没有创意。但近几年的一系列发现使研究者对RNA,尤其是mRNA以外的哪些小RNA的功能有了全新的认识。生物体中有一群小RNA(目前看来人体中编码约255种小RNA,竟占整个基因组近1%,很多可能编码自以前被认为“垃圾DNA”的区域),它们也可通过自身的RNAi机制,在生命过程的各个阶段关闭或调控基因表达水平,从而控制细胞的多种生命活动。尤其在发育过程中2003年有一些激动人心的最新发现:仅约22个核苷酸长度的小RNA,发现竟能引导早期发育――从使植物叶片成形到介导果蝇胚胎在植物组织中的细胞增殖;缺少RNAi蛋白Dicer(一种RNA酶III家族的酶,参与RNAi过程中对RNA的剪切)的小鼠会缺少干细胞的某些分化系(swaths of stem cells),在出生前就夭折;小鼠中特定的小RNA能帮助引导干细胞生成胚胎的血细胞系统。

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