3 RNAi 与反义RNA、核酶技术的比较
反义寡核苷酸主要指一类人工合成的反义脱氧核糖核酸( antisense oligdeoxynucleotide , SODN) ,在抗病毒和抗肿瘤药物的研究中具有广阔的应用前景, ASODN 抑制基因表达的机制有多种, 最主要是与靶mRNA 通过碱基配对原则结合, 激活RNA酶H 以降解RNA/ DNA 杂交分子中的靶RNA , 阻断RNA 加工处理和翻译, 从而抑制基因表达. 反义RNA 是利用完全互补的RNA 与同源性mRNA/DNA 杂交, 封闭mRNA/ DNA , 以阻断基因表达.
核酶(ribozyme) 是一类具有催化活性的单链RNA分子(catalytic single st rand RNA) , 能通过碱基配对原则与靶RNA 结合并在特定的位点特异性剪切靶RNA , 同时兼有反义抑制效果. 反义核酸由于其作用靶点序列清楚、容易设计和制造, 被认为是极具潜力的肿瘤治疗药物, 然而在实际应用中, 由于抑制效率低, 专一性较差和较大的毒性成为目前这一方法所面临的一个现实问题, 另一方面, 用药RNAi 的大剂量、多靶点应用提供了可能.
4 RNAi 技术的应用前景
4.1 基因功能研究
在后基因组时代, 仅仅有序列已经远远不够, 在基因专利、药物开发等巨大利益的推动下, 基因功能的研究以前所未有的速度快速发展, 各种研究基因功能的新技术不断涌现. RNAi 作为一种新的、强有力的研究工具, 在功能基因组学领域呈现出巨大的应用前景, 使得RNAi 成为当今研究领域最引人注意的话题之一. 相对于基因敲除技术(knock out) , RNAi 具有快速、有效、容易操作和序列特异性强等优点, 被称为基因抑制( knockdown) 技术, 是研究特定基因功能的有效方法,因此, 在某种程度上可以替代操作复杂和费用昂贵的基因敲除技术. 总之, RNAi 是一种有效、快捷和成本相对低廉的基因功能研究手段, 与基因芯片等高通量基因筛选技术相结合, 在哺乳动物细胞基因组学功能研究中将起重要作用, 其应用前景不亚于PCR 技术.
4.2 抗病毒治疗
由于RNAi 是机体中古老而天然的抗病毒机制, HIV 病毒感染是我们亟待解决的问题, 将RNAi 技术应用于艾滋病治疗是顺理成章之事. 目前利用RNAi 抗病毒感染的研究已经展开, 主要集中在HIV 病毒和脊髓灰质炎病毒, 并取得了令人鼓舞的结果[12 ] . 针对HIV 病毒研究有Jacque等[13 ]设计的抑制HIV21 长末端重复序列、附件基因vif 和nef 表达的siRNA , Lee 等[14 ]针对rev 转录子设计的siRNA 及Novina 等[15 ]针对HIV 病毒gag基因设计的siRNA , 其基本策略都是选择HIV 病毒或宿主细胞基因为靶点. 然而, RNAi 治疗HIV , 应用于临床, 有几个重要问题必须解决[16 ] . a) 作用靶点的选择. siRNA 对序列要求非常严格,1 个碱基的错配, 将大大降低siRNA 基因表达抑制作用. 如果HIV 逆转录酶有较高的错配率(1/ 1 000 个核苷酸每个复制循环) , 就可能迅速导致所谓siRNA 逃逸突变的出现. 感染个体中HIV序列的多样性, 为siRNA 的设计和合成增加了难度. B) 如何有效导入siRNA. DNA 质粒、逆转录病毒载体、腺病毒载体和脂质体等在培养细胞株中有良好的导入效果, 但在原代细胞中效果较差. C)增强siRNA 在细胞中的稳定性. 为了防止细胞内RNA 酶对siRNA 的降解, 可以用DNA 质粒和病毒载体将siRNA 以发夹( hairpins) 的形式导入细胞内.
4.3 抗肿瘤治疗
多种癌基因可以作为靶点设计相对应的siRNA[17 ] . Brummelkamp 等[18 ]用逆转录病毒载体将siRNA 导入肿瘤细胞中, 特异性抑制了癌基因K-RAS (V12) 的表达. 对急性髓性白血病的研究已经取得了乐观的结果. Scherr 等[19 ]以引起慢性髓性白血病和bcr2abl 阳性急性成淋巴细胞白血病的bcr2abl 癌基因为靶基因, 设计了对应的siRNA ,并获得了87 % 的有效抑制率. Wilda 等[20 ] 用siRNA 抑制白血病BCR/ ABL 融合基因表达也取得了成功. 因此基于RNAi 技术的抗肿瘤治疗药物开发潜力巨大.
