用RNAi沉默癌症“存活基因”

　　

生物通报道：目前，美国约克大学的科学家正在研究一种有前途的新方法，可以对付结直肠癌——癌症相关死亡的第二大最常见原因。相关研究结果发表在最近的《Molecular Therapy》杂志。

这种新方法通过沉默癌症的“存活基因（survival gene）”而起作用，有可能通过选择性地杀死结直肠癌细胞来对抗癌症，而不会对正常的非癌细胞有不利影响。

本研究是由约克慢性疾病中心（C2D2）资助支持，由约克大学生物系的Jo Milner教授带领完成，涉及到利用RNA干扰技术，制备适当的体外模型，用于未来开发结直肠癌的抗癌疗法。

这种新方法基于Milner及其同事十多年前一项突破性的研究。这项早期研究，由约克郡癌症研究理事会（YCR）资助支持，使用新开发的RNA干扰技术，成功地杀死了培养基中的人宫颈癌细胞，而没有对正常细胞造成损伤。

Milner教授解释说：“当哺乳动物细胞选择死亡时，其具有很高的精确度，不会损伤邻近细胞。这个‘程序性细胞死亡’过程可使衰老细胞能够持续更换，形成组织和神经通路。”

“然而，当这个正常的程序性细胞死亡过程出现故障时，受影响细胞的持续异常生长可导致癌症。随着病毒感染会引发一些癌症，例如人类乳头状瘤病毒，其可以引起宫颈癌。这里，病毒表达特定的病毒基因，可破坏正常的细胞控制机制，从而导致异常的细胞增殖和存活。”

“利用RNA干扰（RNAi），我们首先确定了引起宫颈癌细胞持续存活的病毒基因。然后，我们表明了RNAi疗法选择性杀死人宫颈癌细胞（体外培养）的可行性。”

接下来，Milner教授和她的研究小组研究了来自其他类型癌症的细胞，包括结直肠癌和乳腺癌。当细胞的内部控制系统出现故障时，会发生这种癌症，因为一个或多个调控基因受到损伤。

Milner教授说：“我们发现，其他基因（属于一组胁迫响应基因），在癌性转变过程中获得了一种新的促存活功能。重要的是，这种获得的肿瘤特异性存活功能，可在正常生理条件下运转。通过RNA干扰沉默这些癌症特异性存活基因，可使癌细胞死亡，但非癌细胞的存活是正常的。这与通过放疗和/或基因毒性药物治疗癌症形成鲜明对比，这些药物可引起基因毒性应激，既损伤体内的癌细胞，也会损伤正常细胞和组织，从而给患者造成不必要的副作用。”

为了将结直肠癌疗法推向临床，该研究小组必须要迎接改造siRNA（小干扰RNA）试剂的挑战。SiRNA是合成的RNA分子，目的是通过诱导RNA沉默和选择性地抑制该基因的表达，来沉默一个选定的基因。然而，siRNA很不稳定，与人体组织接触时可迅速降解。

该研究小组目前已经成功地解决了这一挑战，将不稳定的siRNA分子转化成一种稳定的形式，而不会失去其能力，而且沉默靶基因的功效非常高。已有研究证明，一种新的siRNA/DNA可耐降解，当在人类癌细胞培养物上进行测试时，仍然能高效和选择性地进行靶基因沉默。

下一步，研究人员将利用活体取材的人体组织，检测这种新治疗方法杀死癌症特异性细胞的效果，研究将使用C2D2资助研究中验证的实验模型。

C2D2主任Paul Kaye教授说：“现在，Milner教授的研究小组表明，体外培养的结直肠癌材料（来自于人类患者），在几天时间内保持癌症相关的生物化学特性，在体外利用新的siRNA/DNA，有充足的时间来产生杀伤作用。非常了不起的是，C2D2资助了这一突破性的研究，验证了一种体外模型，可以用来将这种新型疗法推向临床，而不需要动物研究。”

（生物通：王英）

延伸阅读：PNAS：新的纳米粒子提供最佳的基因沉默

生物通推荐原文摘要：
RNA Interference by Single- and Double-stranded siRNA With a DNA Extension Containing a 3' Nuclease-resistant Mini-hairpin Structure
Abstract：Selective gene silencing by RNA interference (RNAi) involves double-stranded small interfering RNA (ds siRNA) composed of single-stranded (ss) guide and passenger RNAs. siRNA is recognized and processed by Ago2 and C3PO, endonucleases of the RNA-induced silencing complex (RISC). RISC cleaves passenger RNA, exposing the guide RNA for base-pairing with its homologous mRNA target. Remarkably, the 3' end of passenger RNA can accommodate a DNA extension of 19-nucleotides without loss of RNAi function. This construct is termed passenger-3'-DNA/ds siRNA and includes a 3'-nuclease-resistant mini-hairpin structure. To test this novel modification further, we have now compared the following constructs: (I) guide-3'-DNA/ds siRNA, (II) passenger-3'-DNA/ds siRNA, (III) guide-3'-DNA/ss siRNA, and (IV) passenger-3'-DNA/ss siRNA. The RNAi target was SIRT1, a cancer-specific survival factor. Constructs I-III each induced selective knock-down of SIRT1 mRNA and protein in both noncancer and cancer cells, accompanied by apoptotic cell death in the cancer cells. Construct IV, which lacks the SIRT1 guide strand, had no effect. Importantly, the 3'-DNA mini-hairpin conferred nuclease resistance to constructs I and II. Resistance required the double-stranded RNA structure since single-stranded guide-3'-DNA/ss siRNA (construct III) was susceptible to serum nucleases with associated loss of RNAi activity. The potential applications of 3'-DNA/siRNA constructs are discussed.