Nature子刊：开发新一代RNAi疗法

　　

生物通报道  利用小片段的合成RNA来触发RNA干扰(RNAi)反应，拥有对许多疾病，尤其是癌症和流行性病毒感染的巨大治疗潜力。但RNAi药物的传递是一个问题——极难让RNAi药物进入到需要它们的细胞之中。

为了克服这一障碍，加州大学圣地亚哥医学院的研究人员开发出了一种新技术：采用化学方法来伪装RNAi药物，使得它们能够进入到细胞中。一旦进入，细胞机器会将这些伪装的药物前体siRNNs转变为活性RNAi药物。这一技术发布在11月17日的《自然生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上。

该研究的课题负责人、细胞和分子医学系教授Steven F. Dowdy博士说：“当前许多的方法都是利用纳米粒子将RNAi药物传送到细胞中。尽管纳米技术可以保护RNAi药物，但从分子角度看纳米粒子相当巨大，比RNAi药物大了5,000倍。想象一下驾驶一辆18轮的大卡车穿过你起居室的墙壁，将一个包裹递送到你的家中——携带着标准RNAi药物的纳米粒子就是如此。现在则可想象成是通过邮件投递口——siRNNs来塞进包裹。”

RNAi的美妙之处在于它能够选择性地阻断细胞中靶蛋白的生成，这一研究发现在2006年获得了诺贝尔奖（延伸阅读：Nature：RNA干扰重振旗鼓 ）。虽然这是一个所有细胞均利用的正常过程，研究人员却利用了RNAi来抑制癌症等疾病中因过量生成或突变而致病的特异蛋白质。首先，研究人员生成序列与致病蛋白质的基因蓝图相对应的RNAi药物，然后将它们传送到细胞内。RNAi药物一旦进入到细胞中，就会被称作为Dicer的特定酶切割成小分子干涉RNA(SiRNA)，切割产生的SiRNA片断与一系列酶结合组成诱导沉默复合体(RISC)。激活的RISC通过碱基配对结合到与SiRNA同源的mRNA上，并切割该mRNA，造成蛋白质无法合成。

当癌症和病毒基因突变时，可以很容易地设计出RNAi药物来靶向它们。这使得RNAi治疗能够与疾病的遗传学保持同步——这是其他类型的治疗无法做到的事情。然而不幸的是，因为它们的大小以及骨架上的负电荷化学基团（磷酸基团），RNAi药物遭到细胞膜的排斥，在没有特殊传递物的情况下无法被传送到细胞中。

Dowdy和他的研究小组花费了八年的时间才寻找到一种方法掩盖RNAi负磷酸基团，从而让它们能够进入到细胞中，并且在进入细胞后仍然能够诱导RNAi反应。

最终，研究小组添加了一种叫做磷酸三酯基团的化学标记物。磷酸三酯中和并保护了这一RNA骨架——将这种RNA转变为了RNN，并将其命名为siRNN。siRNNs的中性特性（不带电荷）使得它们能够更有效地进入细胞中。一旦进入细胞，一些酶会裂解中性的磷酸三酯基团，暴露出带电荷的RNAi药物来关闭靶致病蛋白的合成。siRNNs代表了一种改造的新一代RNAi药物。

Dowdy说：“siRNNs是无活性的前体药物。这就像在工具箱中的一个工具，直到你将其拿出来它才会起作用。只有在细胞内除去包裹——磷酸三酯基团之时，你才拥有了一种活化的工具或是RNAi药物。”

这些研究结果通过了小鼠模型测试。在这里，Dowdy研究小组证实相比于标准的RNAi药物，siRNNs能够显著更有效的阻断靶蛋白生成，证实了一旦siRNNs进入到细胞中，它们能够很好地完成工作。

Dowdy说：“在其进入临床之前仍然有大量的工作要做。但从理论上来说，siRNNs的治疗潜力是无穷的。尤其是对于癌症、病毒感染和遗传性疾病来说。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Efficient delivery of RNAi prodrugs containing reversible charge-neutralizing phosphotriester backbone modifications

RNA interference (RNAi) has great potential to treat human disease1, 2, 3. However, in vivo delivery of short interfering RNAs (siRNAs), which are negatively charged double-stranded RNA macromolecules, remains a major hurdle4, 5, 6, 7, 8, 9. Current siRNA delivery has begun to move away from large lipid and synthetic nanoparticles to more defined molecular conjugates9. Here we address this issue by synthesis of short interfering ribonucleic neutrals (siRNNs) whose phosphate backbone contains neutral phosphotriester groups, allowing for delivery into cells. Once inside cells, siRNNs are converted by cytoplasmic thioesterases into native, charged phosphodiester-backbone siRNAs, which induce robust RNAi responses. siRNNs have favorable drug-like properties, including high synthetic yields, serum stability and absence of innate immune responses. Unlike siRNAs, siRNNs avidly bind serum albumin to positively influence pharmacokinetic properties. Systemic delivery of siRNNs conjugated to a hepatocyte-specific targeting domain induced extended dose-dependent in vivo RNAi responses in mice. We believe that siRNNs represent a technology that will open new avenues for development of RNAi therapeutics.