第二种修饰2′- 氟嘧啶是将siRNA 上嘧啶核苷酸的2′- OH 用2′- F 替代[图2 ( C )]，2′- F 使 RNA 酶不易识别siRNA，从而增加了siRNA 的稳定性。血浆试验证明，一半以上的2′- OH siRNA 在1 分钟内降解，4 小时后全部降解。而50%以上的2′- F siRNA 在24 小时后仍保持完整，48 小时后25%的2′- F siRNA 保持完整。细胞转染试验和小鼠体内试验发现2′- F siRNA 与2′- OH siRNA 的基因沉默效应无明显差别[8]。双链2′- F siRNA 的稳定性最强，无论修饰或未修饰的单链siRNA 都没有双链siRNA 稳定。修饰和未修饰的siRNA 最大RNAi 效应均出现在细胞转染后42 小时，对靶基因EGFP 表达的最大抑制率均在85%～90%，但66～120 小时时2′- F siRNA 的基因沉默效应比 2′- OH siRNA 作用更持久。转染后120 小时2′- F siRNA 仍抑制80% 的EGFP 表达， 而2′- OH siRNA 抑制率仅为40%[7]。
3. 碱基修饰
siRNA 与mRNA 通过碱基互补形成氢键，发挥RNAi 的作用，因此可以对碱基进行修饰，加强碱基之间的相互作用。在尿嘧啶的5 位点引入溴或碘是常使用的碱基修饰方法，如5- 溴- 尿嘧啶[图2（D）]、5- 碘- 尿嘧啶可加强腺嘌呤- 尿嘧啶（A- U）之间的连接，提高碱基的相互作用，从而增强对靶mRNA 的效应[4]。
4. 其他修饰
siRNA 带负电荷且有较强的亲水性，因此不易与带同样电荷的靶细胞接触，更不易透过由脂质双分子层构成的细胞膜进入细胞内与mRNA 发生作用。引入亲脂性基团如胆固醇能加强siRNA 的亲脂性，增加其透过细胞膜的能力。所以科学家将一个胆固醇分子附着在siRNA 正义链（含部分硫代磷酸键和2′- O- 甲基核糖）的3′端，把这种改良后的siRNA 分子注射到具有高胆固醇水平的小鼠血管中，通过抑制载脂蛋白B 基因的表达，间接降低血胆固醇的水平，结果表明实验鼠体内的有害胆固醇含量下降了44%[6]。
另外，用2′脱氧胸腺嘧啶核苷酸代替3′突出的尿嘧啶核苷酸，其RNA 干扰的效果相同，但是合成时更廉价，而且更能抵抗核酸酶的消化[5]。 siRNA 的正义链和反义链有不同的功能，反义链决定靶点的识别，正义链突出端的修饰不影响靶点的识别，从而不影响RNA 干扰的效果。反义链3′端的突起起识别与结合靶mRNA 的作用，该处的化学修饰显著降低了RNA 干扰的程度[9]。
总的来说，siRNA 的修饰方法可以归纳为以下几点： (1)siRNA 核苷酸的2′- 羟基不是产生 RNAi 的必要条件，可以用氟或甲基等替代；(2) 全链修饰将导致siRNA 失去活性，一般仅对双链末端1～4 个核苷酸进行修饰；(3)对正义链的修饰或正义链少数碱基不配对较少影响siRNA 的活性，而反义链的修饰对siRNA 基因沉默的活性影响较大；(4)用脱氧核苷酸替代siRNA 3′端突出的核苷酸，RNA 干扰的效果相同，但合成价格更低，更能抵抗核酸酶；(5)为了促进siRNA 进入细胞内，可以在以上修饰的基础上在siRNA 正义链的末端引入胆固醇等亲脂性基团。
siRNA 在哺乳动物细胞中的研究近3 年得到了迅速的发展，其特异性和高效性使人们对它的研究热情很快超过了反义寡聚脱氧核苷酸和核酶。由于siRNA 能抑制特定基因的表达，应用 siRNA 进行基因治疗有非常广阔的临床应用前景。各大生物技术公司都在积极开发这类药物，并即将进入临床试验阶段[1]。siRNA 可望用于治疗某些病毒性疾病、癌症和遗传病。
siRNA 用于病毒性疾病的治疗首先研究的是艾滋病病毒HIV，包括针对HIV 基因组RNA 的 siRNA 和针对宿主细胞HIV 受体CD4 的siRNA。对乙型肝炎病毒HBV 的研究均也获得了巨大的进展，小鼠试验中，siRNA 通过直接抑制HBV 的基因组显著减少了病毒的复制。针对丙型肝炎病毒 HCV 的siRNA 在体内可以有效地切割HCV RNA，起到抗病毒的作用[10 ]。
其他病毒如SARS 病毒、呼吸道合胞病毒、脊髓灰质炎病毒等均有体外siRNA 的研究，但体内抗病毒的效果尚须在动物实验中进一步证实。原癌基因是细胞基因组中的正常组成成分，当受到多种因素的作用使其发生变异时，激活成为癌基因，癌基因与细胞异常增殖及癌的发生有关。目前已经有治疗癌症的反义寡聚核苷酸上市，由于siRNA 比反义技术具有更加显著的基因抑制效应和高度特异性，因此应用siRNA 来抑制癌基因的mRNA，从而抑制肿瘤生长，将会成为一种很有前景的肿瘤治疗手段。亨廷顿氏症是一种导致神经退化的遗传性疾病，由一种有缺陷的蛋白质造成，siRNA 可以干扰制造这种缺陷蛋白质的mRNA[10 ]，减少缺陷蛋白质的产生，从而减轻对神经系统的毒害作用。另外，siRNA 通过抑制载脂蛋白B 的基因表达还可以间接降低血胆固醇的水平[6]。虽然siRNA 用于疾病治疗还存在许多尚未解决的问题，如药物释放方式、药物靶向性、潜在的毒性等，但作为一种很有潜力的药物，siRNA 将为人类疾病的治疗开辟一条崭新的道路。而正确的化学修饰将极大地促进RNAi 药物从实验室研究到临床应用的转化。
参考文献
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