《自然》新文章让RNAi治疗沉冤得雪

　　

生物通报道：来自Alnylam公司，美国麻省理工癌症研究中心（Center for Cancer Research），德州大学西南医学中心（University of Texas Southwestern Medical Center），瑞士联邦技术院（Swiss Federal Institute of Technology Zurich， ETHZ）的研究人员证实了一种深具潜力的遗传治疗方法的安全性，这种治疗方法有广泛的应用前景，可以治疗包括癌症在内的许多疾病。

这一研究成果公布在9月27日的《Nature》杂志上，文章描述了一种治疗的新方法，去年一篇同样发表于《Nature》的文章报道了另外一种常用的的方法，但是这种方法会引起小鼠致死。

原文摘要：
Nature advance online publication 26 September 2007 |
doi:10.1038/nature06179; Received 17 November 2006; Accepted 16 August 2007
Effective RNAi-mediated gene silencing without interruption of the endogenous microRNA pathway
【Abstract】

研究人员焦点聚集于RNA干扰（RNAi），这是一种存在于生物中的古老现象, 是生物抵抗异常DNA(病毒、转座因子和某些高重复的基因组序列)的保护机制, 同时在生物发育过程中扮演着基因表达调控的角色，它可以通过降解RNA、抑制翻译或修饰染色体等方式发挥作用。

RNA沉默存在两种既有联系又有区别的途径: siRNA(small interference RNA)途径和miRNA(microRNA)途径。siRNA途径是由dsRNA(double-stranded RNA)引发的, dsRNA被一种RNaseⅢ家族的内切核酸酶(RNA- induced silencing complex, Dicer)切割成21~26 nt长的siRNA, 通过siRNA指导形成RISC蛋白复合物(RNA-induced silencing complex)降解与siRNA序列互补的mRNA而引发RNA沉默。而miRNA途径中miRNA是含量丰富的不编码小RNA(21~24个核苷酸), 由Dicer酶切割内源性表达的短发夹结构RNA(hairpin RNA, hpRNA)形成。miRNA同样可以与蛋白因子形成RISC蛋白复合物, 可以结合并切割特异的mRNA而引发RNA沉默。尽管引发沉默的来源不同, 但siRNA 和miRNA 都参与构成结构相似的RISC, 在作用方式上二者有很大的相似性。

RNA干涉广泛存在于植物、动物等真核生物中，与基因本身及转录并无任何关系，属于转录后水平的基因沉默机制。Djikeng 与Fjose 等研究表明，无脊椎动物和植物中的RNA 干涉具有抑制侵入宿主体内的病毒和转座子，减弱和清除其基因毒性的作用 。转基因植物中出现的基因沉默作用也是宿主细胞通过RNA 干涉而实现的自我保护反应 。动物基因组对自私DNA(selfish DNA) ，例如病毒和转座元(transposon)的入侵和转录异常的抑制也是通过RNA 干涉实现的，因为在一般情况下生物体内不会产生双链RNA。当病毒或转座元等外来遗传物质侵入时，由于它们自身生活周期的需要，才会产生双链异常RNA(aberrant RNA) 或称为无赖RNA ( rogue RNA) 。生物体可能是在进化过程中形成了RNA 干涉等防卫机制来抵御外来遗传物质的寄生。

文章作者Daniel Anderson表示，“RNAi作为一种治疗试剂具有巨大的潜力”，但是去年发表于《Nature》上的一篇文章，来自另外一个研究团队的研究人员发现用于RNA干扰的一种RNA：shRNA在大剂量使用的时候，会扰乱另外一个关键的RNA途径——microRNA途径，从而引起研究中的小鼠死亡。这一结果引起了一些RNAi研究人员的担忧。

Anderson说，“这是证实shRNA会引起小鼠死亡的第一篇文章，研究人员担心第二种小RNA：siRNA也会引起同样的毒性”。

在Anderson等人发表这篇新成果中，研究人员证实siRNA并不会如同shRNA一样，加大剂量引起毒性，这是因为这一过程并不会影响miRNA途径，而且研究人员在小鼠和仓鼠肝脏细胞中实现了靶标基因80％的沉默效果。

Alnylam科研主任David Bumcrot表示，“利用化学合成的siRNA，你可以传递有效siNRA，获得治疗性的基因沉默效果，而这并不影响细胞内源性miRNA”。

研究人员采用的RNA传递系统是来自麻省理工的一种RNA传递新方法，这种方法的具体细节将于另外一篇文章中公布。

在许多RNAi研究中，研究人员都是利用逆转录病毒传递编码shRNA的基因，进一步加工成siRNA，一旦这一基因结合到细胞DNA上，shRNA就会合成，从细胞核传递到细胞质。早期的研究发现大量shRNA会阻断细胞输出miRNA，因为后者与前者使用的是同一输出途径。没有正常的功能性miRNAs，小鼠就会死亡。虽然低剂量的shRNA不会引起毒性，但是这种剂量很难进行调控——一旦shNRA基因结合到宿主细胞DNA上，它的表达期限就很长。

这篇文章则是将siRNA直接传递到细胞质，因此不会与miRNA形成竞争。Bumcrot认为，“我们希望证明如果是在这一途径的下游进行，那么就不会干扰miRNA途径”，“利用合成的siRNA，我们传递了一个合适剂量的siRNA，我们知道这种效果会持续多久，如果产生毒性，可以马上停止，因此这样比较容易调控，安全一些。”
（生物通：张迪）