近期重要杂志刊登的RNAi研究进展

【字体: 时间:2007年11月08日 来源:生物通

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  近期重要杂志刊登的RNAi研究进展

  

生物通综合: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。这种新发现的基因调控机制已被广泛用于研究基因功能,因此也就得到了越来越多研究人员,越来越广研究领域的青睐。近期在基础研究及技术上,RNAi分别获得了新的进展。

miRNA基础研究

中美科学家miRNAs研究登上《自然-医学》

来自美国托马斯杰弗逊大学(Thomas Jefferson University)医学系,人类病毒学中心,以及中山大学肿瘤防治中心(Cancer Center)的研究人员发现细胞mciroRNAs(miRNAs)抑制了休眠原代CD4+T细胞(resting primary CD4+ T cells)中HIV-1的产生,进而说明细胞中miRNAs对于HIV-1潜伏性至关重要,因此研究人员认为在miRNAs方面的研究也许能成为一种根除HIV-1的新方法。这一研究成果公布在《Nature Medicine》杂志上,其中采用的microRNA芯片实验由美国LC Sciences 公司服务完成(目前联川生物(LC-Bio)作为LC Sciences在中国地区的唯一分公司现已在国内全面推出涵盖Sanger miRBase 最新版本(V10.0)microRNA信息的微阵列芯片检测服务)。

这一研究的通讯作者是来自托马斯杰弗逊大学的张辉副教授,其早年毕业于中山大学(中山医科大学),现任托马斯杰佛逊大学医学院传染内科副教授。

人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus, HIV)是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒(Lentivirus),属反转录病毒的一种。普遍认为,人类免疫缺陷病毒的感染导致艾滋病(AIDS, Acquired Immunodeficiency Syndrome后天免疫缺乏症候群),艾滋病是后天性细胞免疫功能出现缺陷而导致严重机会感染及/或继发肿瘤并致命的一种疾病(人类天生具有免疫功能,当细菌、病毒等侵入人体时,在免疫功能正常运作下,就算生病了也能治愈。

目前认为I型HIV(HIV-1)在休眠原代CD4+T细胞中的潜伏是抑制性高效抗逆转录病毒治疗(highly active antiretroviral therapy ,HAART)病患中无法根除HIV病毒的主要原因,即使进行了优化的HAART治疗,可复制性(replication-competent)HIV-1仍然在原代CD4+T细胞中存活。

病毒生命周期中不同过程中的许多抑制因素都能对病毒潜伏性产生影响,在这篇文章中,研究人员发现细胞mciroRNAs(miRNAs)潜在的抑制了休眠原代CD4+T细胞中HIV-1的产生。这一过程主要是通过细胞中miRNAs簇靶向HIV-1 mRNAs的3'末端,其中的miRNAs包括miR-28, miR-125b, miR-150, miR-223和miR-382,这些miRNAs在休眠CD4+T细胞中比活性CD4+T细胞中多。

进一步的研究也表明,这些miRNAs的特异性抑制剂在作用于靶标mRNAs的同时,也会导致转染了HIV-1感染克隆的CD4+ T细胞中HIV-1蛋白的翻译,以及从HIV-1感染个体(抑制性HAART)分离出来的休眠CD4+ T细胞中HIV-1病毒的产生。

这些数据说明细胞中miRNAs对于HIV-1潜伏性至关重要,因此在miRNAs方面的研究也许能成为一种根除HIV-1的新方法。


华裔博导最新小RNA研究成果登上《自然》

来自杜克大学医学院细胞生物学系,耶鲁大学医学院耶鲁干细胞中心及细胞生物学系的研究人员发现了不同于已知的表观遗传沉默中的Piwi和RNA介导的沉默途径的功能——他们识别出了果蝇中12,903个piRNAs(Piwi-interacting RNAs ),并描述了其特征,首次提出piRNAs在基因功能调控方面扮演着重要角色。这一研究成果公布在《Nature》杂志上。

领导此次研究的是杜克大学最年轻的一位终身教授,去年被聘为耶鲁大学干细胞项目主任的林海帆教授,其早年毕业于复旦大学,为首届复旦奖学金得主。之后于康奈尔大学攻读博士,期间开辟了一个与导师研究方向截然不同的课题,由此发现第一个启动胚胎细胞分裂的基因。这些研究成果被广泛报道。94年获9所大学聘请任教,受聘于杜克大学。多次回国学术交流,在中国科学院、北京大学、清华大学、复旦大学、厦门大学、上海第二医科大学访问讲学。曾受朱镕基总理等国家领导人接见,2006年8月又入选浙江省的“为国服务十大杰出海外留学人士”。

2006年,冷泉港实验室及洛克菲勒大学的研究人员发表在6月4日的《Nature》网络版上提出了piRNAs的概念,他们发现了数千种不同的哺乳动物小分子RNA的一个新成员——piRNAs(Piwi-interacting RNAs),该种小RNA在小鼠精子发育中普遍存在,并起到了重要作用。

紧接着林海帆教授领导的研究小组发现了在精子形成(spermiogenesis)过程中大量表达的非编码小RNA——PIWI-interacting RNAs (piRNAs),这说明在胞质核蛋白(cytosolic ribonucleoprotein)和多核糖体片段(polysomal fractions)中MIWI与piRNAs,以及mRNA有关联。这些研究成果陆续发表在美国国家科学院院刊PNAS及《Current Biology》上。

细胞间期核中染色质可分为异染色质(heterochromatin)和常染色质(euchromatin)。常染色质是进行活跃转录的部位,呈疏松的环状,电镜下表现为浅染;易被核酸酶在一些敏感的位点(hypersensitive sites)降解。异染色质的特点是:在间期核中处于凝缩状态,无转录活性,也叫非活动染色质(inactive chromatin);是遗传惰性区;在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩,即异固缩现象(heteropycnosis)。

在异染色质中包含了大量富集转座子(transposon)和高度重复的序列,研究发现果蝇异染色质组成和转录沉默与Piwi(P-element induced wimpy testis),以及重复siRNA(repeat-associated small interfering RNAs ,rasiRNAs)相关。但是rasiRNA表达中的Piwi的作用,和异染色质沉默的功能仍然不得而知。

在这篇文章中,研究人员识别出了果蝇中12,903个Piwi作用RNAs(Piwi-interacting RNAs ,piRNAs),并描述了其特征,认为rasiRNAs属于piRNAs的一个亚集。同时研究人员也发现Piwi能促进染色体3的右臂上次尾端粒(subtelomeric)异染色质(也称为端粒相关序列,TAS,即全称为3R-TAS)上常染色质组蛋白修饰,以及piRNA的转录。

林表示,“这对于干细胞维持自我更新是十分重要的,这些小RNAs也许能为研究干细胞的行为,以及其它疾病相关的生物过程提供新的工具。”

进一步研究发现piwi突变型中3R-TAS失去了常染色体组蛋白修饰,而且3R-TAS1 piRNA和3R-TAS上一种whiter受体基因的表达也受到了抑制。而P element插入到3R-TAS1 piRNA编码序列下游的128碱基对位置则可以逆转3R-TAS的常染色体组蛋白修饰,以及piwi突变型中3R-TAS1 piRNA的表达。

这些研究说明Piwi促进了3R-TAS异染色质中常染色质特性,以及其转录活性,这不同于已知的表观遗传沉默中的Piwi和RNA介导的沉默途径的功能,研究人员也指出这些活性功能也许是通过3R-TAS1 piRNA相互作用获得,而且对于生殖干细胞(germline stem-cell)的维持是必要的。

林认为,“这项发现揭示了piRNAs,以及垃圾DNA在干细胞分裂过程中起着令人惊讶的作用”,“鞭策生物学家寻找隐藏在占基因组99%的垃圾DNA后的秘密。”


两篇《细胞》文章指出miRNA调控新作用

微小RNA (microRNA,简称miRNA)是生物体内源长度约为20-23个核苷酸的非编码小RNA,通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控,导致mRNA的降解或翻译抑制。在本期的《Cell》杂志上,两个研究小组的成员发现了miRNAs与靶mRNA之间的新关系:他们提出miRNAs将靶基因mRNA的水平调整到了一种最佳水平,并用不同的实验进行了证明。

在第一篇文章中,来自德国欧洲分子生物实验室(European Molecular Biology Laboratory,EMBL)和国力新加坡大学Temasek生命科学实验室的研究人员利用一种果蝇miRNA突变研究分析认为miRNAs将靶基因的水平调整到了最佳水平,并由于这种小RNA的保守性,因此提出在人类也存在这种关联。

microRNAs(miRNAs)通过绑定到特异性mRNA靶标上来进行转录后基因调控,目前虽然对这两者之间的关系已加深了了解,但是miRNAs与靶标之间的调控关系依然存在许多未解之谜。

许多miRNAs都能将其靶标的表达减少到不产生影响的水平,也因此有人提出miRNAs也许是将靶基因的水平调整到了一种最佳水平,在第一篇文章中,研究人员分析了将果蝇中保守的miRNA:miR-8突变之后的结果,从中他们识别了atrophin基因是miR-8的直接靶标(Atrophin-1是齿状核红核苍白球路易氏体退行性病变(DRPLA)的致病基因),miR-8突变表型中atrophin基因活性有所增高,导致大脑中细胞调亡水平增高。

miR-8表达细胞中atrophin水平降低到miR-8调控水平以下是有害的,这说明两者之间存在“调节靶标”的关系。由于果蝇的atrophin与哺乳动物转录调控因子atrophin家族相关,因此研究人员也认为这种存在于miR-8和atrophin同源基因之间的相互关系在哺乳动物中是保守,这也意味着人类也可能存在这种关联。

另一篇文章提及的是miR-150这种小分子RNA,miR-150是一种在成熟淋巴细胞特异表达的miRNA,在淋巴细胞前体中并不存在。miR-150的一个重要靶标就是c-Myb——调控淋巴细胞生长多步骤的转录因子。

在这篇文章中,研究人员采用功能失活突变(loss-of-function mutation,LOF)和功能激活突变(gain-of-function,GOF)基因靶向两种研究方法,研究miR-15的c-Myb条件型和局部型去除,结果他们发现miR-150体内调控c-Myb表达是以一种剂量依赖性的方式,并且miRNA 和c-Myb浓度变化范围小,但能极大的影响淋巴细胞的生长和回应。

这一研究说明淋巴细胞中一个阶段特异性表达的miRNA存在一个关键靶标的转录因子,并且进一步揭示这种miRNA(或者其它miRNA)能在特殊的细胞环境中调控仅仅一些关键靶标蛋白的表达。

RNAi技术

RNAi技术突破:siRNA体内传递机制

小RNAs如何进入哺乳动物细胞?

一切开始于花:上个世纪90年代挪威的研究人员发现在矮牵牛(petunias)中有一种特殊的基因的额外拷贝可以抑制其活性,而不是如之前假想的增强其活性。几年之后这种基因研究发现其机制基于细胞中mRNA的降解,最终在90年代末期诺贝尔获得者Andrew Fire和Craig Mello建立了RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术解决了这一问题:利用双链RNA特异有效关闭基因。科学家们利用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,简称C. elegans)进行研究,但是之后Fire和Mello在利用RNAi传递进脊椎动物的时候出现了许多问题。尤其是小RNAs,即siRNAs(small interfering RNAs),在动物操作中十分困难。虽然利用不同的方法,比如高压喷射(high-pressure injections)或者胆固醇协力,可能可以成功传递siRNAs,但是其机制至今并不清楚。

来自苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)分子系统生物学研究院的教授Markus Stoffel,与Alnylam公司合作,成功阐明了哺乳动物中与脂肪酸结合的siRNA如何被吸收的机制。这一研究文章最早公布在《Nature Biotechnology》网站上,同时将以siRNA治疗可能性的内容出现在11月印刷版上,因为Sotffel表示siRNA能与不同的脂肪酸有效结合。

胆固醇转运子(transporters)扮演着重要角色

Stoffel和他的研究团队将目光转移到胆固醇修饰siRNA上,并不是因为基于这种复合物的这种方法特别有效,而是因为这种方法副作用小。所有的研究人员首先希望知道siRNA是否能被绑定到出来胆固醇以外的其它疏水亲脂性物质上,从而能同时减少肝脏的一个靶基因的活性。结果证明有几种这样的脂肪酸(fatty acids),但是到底血液中这些RNAs结合的所谓的疏水亲脂物质是什么呢?

苏黎世联邦理工学院的研究人员通过脂肪酸研究发现,这些结合的partners就是鼎鼎有名的胆固醇转运蛋白:高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)和低密度脂蛋白( Low Density Lipoprotein,LDL),以及血液中随处可见的血清白蛋白(albumin)。如果没有这些脂蛋白离子,那么siRNAs就无法被吸收入组织中。

在另一项研究中,科学家证明如果siRNA-脂肪酸分子在实验之前已经牢固的结合到了HDL和LDL上,就能更加有效被吸收,Stoffel研究小组也发现一个siRNA-脂肪酸分子是结合到HDL上还是LDL上,会影响这种吸收的特异性,会传递到不同的组织:所有LDL复合物启动肝脏的反应,而HDL复合物则在肠或肾中起作用。

一个令人气愤的发现

后一个发现说明siRNA吸收需要HDL和LDL受体,研究人员通过失活这些受体证明这一假设,结果发现受体失活后,siRNA就不能被传递吸收。尽管获得了这些研究结果,但是Stoffel还是感到有一些气愤——他发现很难想象这些siRNA通过如HDL一般正常的吸收途径进入细胞,因为这一路线将会引入细胞自身的消化系统,其中的溶酶体会把siRNAs降解。那么这些siRNAs如何能避开这种降解呢?Stoffel认为siRNAs可能利用了一种不同的入口进入细胞,因此HDL和LDL受体只在停靠位(docking station)而不是入口处起作用。

但是这一不同的入口是什么呢?苏黎世联邦理工学院的研究人员想起了一个线虫细胞siNRA吸收必需的基因产物:Sid1,在哺乳动物中也有一个这一基因的同源异型体(homologue)。研究人员将这一基因失活,发现在哺乳动物中Sid1也是必需的。整个发现获得了一个完整siRNA机制,从开始与特异脂肪酸结合,到连接到疏水性蛋白上,传递至组织细胞中。

研究与治疗的前景

Stoffel认为通过他们的工作,能确定出siRNA吸收机制中最重要的元素,然而他也表示也有可能更多的分子在其中扮演了重要的角色。但是由于这是第一次深入研究这一机制,因此很有可能促进这一技术的快速发展。比如,Stoffel研究团队想要了解HDL和LDL是否能被合成蛋白或富集脂质粒子所替代,这样这一技术就可以用于基因治疗中。

而且siRNA doors的确定也开启了基础研究的新方法——也许可以用miRNAs替代siNRA,同样的机制对于miRNA抑制子而言也应该有效。由于越来越多的研究人员认为miRNA在基因调控中发挥了一个决定性的作用,因此miRNA的靶向及抑制也许通过这一研究结果能获得进一步的发现。

中科院植物RNAi研究登上《自然》子刊

来自中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的研究人员在植物抗虫与生物技术领域的研究工作取得突破性进展。发明了一种植物介导的RNA干扰技术,可以有效、特异地抑制昆虫基因的表达,从而抑制害虫的生长。这一研究成果公布在国际著名杂志《自然·生物技术》,它被《自然》杂志列为本期突出亮点论文之一。《自然》杂志评价该论文是“第一次成功报道利用植物自生表达昆虫基因的双链RNA来抑制植食性昆虫防御基因的论文”,“通过该技术改良的植物比利用杀虫剂不分青红皂白地将所有昆虫杀死更符合社会发展的需要。”

领导这一研究的是中国科学院院士陈晓亚,第一作者为他的博士研究生毛颖波。

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。

RNA干扰是一种新发现的基因调控机制,已被广泛用于研究基因功能。在这篇文章中,研究人员利用植物表达与昆虫特定基因匹配的双链RNA分子,当昆虫取食这类植物后,其靶基因的表达被明显降低。该研究组以棉花和棉铃虫为研究对象。因为棉花中有一种主要毒素叫棉酚,它对大多数生物体有毒性。但棉铃虫对它有抗性,它以棉花为食物,为自己提供养料。

研究组首先分离了棉铃虫参与棉酚解毒的基因―P450,用双链RNA的转基因植物喂食后,棉铃虫P450基因的表达显著降低,对棉酚的耐受性大大减弱。再用含有棉酚的棉花叶子喂食,这些棉铃虫生长缓慢,甚至死亡。

 

RNAi技术应用


《自然》新文章让RNAi治疗沉冤得雪

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。

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。

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。”

 

RNA干扰技术或用于避孕

美国的研究人员报道说,一种能阻止精子与卵子结合的基因沉默技术将来有一天可能成为一种全新的避孕方法。

他们的初步试验使用RNAi干扰方法来抑制人类和小鼠卵细胞表面上的一种精子结合蛋白。这种方法可能避免激素避孕药物的有害副作用。但是,研究人员也提醒说目前只有初步的数据,接下来还需要多年的研究来验证该方法在人体内的效果。

研究人员表示,有必要对目前的避孕方式进行改良,因为它们都存在这样那样的缺陷甚至对健康造成危险。波士顿Brigham和妇女医院的Zev Williams领导的研究组为了开发出全新的避孕方法,他们分析了围绕卵细胞的透明带ZP3蛋白的功能进行了研究。

Williams的研究组发现,经遗传加工、缺少透明带蛋白3(ZP3)的小鼠彻底不育。收到这些结果的鼓励,Williams决定尝试RNA干扰方法是否可以打断人类细胞中ZP3蛋白的制造。

由于对人类卵子的研究还牵扯宗教和伦理问题,因此研究人员选用了由二十世纪七十年代的胚胎人类肾脏衍生的一个细胞系。他们通过基因工程手段使细胞携带活泼的ZP3遗传密码,而这种密码只在每个月卵巢中的10个左右的成熟卵中产生。

接着,研究组分析了RNAi方法对这些细胞的影响,即使用短的基因片段来结合负责制造ZP3蛋白的信史RNA(mRNA)。这个过程会形成双链RNA分子,并且细胞会将这种分子视为外源物并用酶将其摧毁。

Williams发现,这种RNAi方法能够将人类细胞中的ZP3蛋白量减少95%。通过比较,一种能与另外一种蛋白质结合的对照分子不会影响ZP3水平。该研究组在华盛顿举行的美国生殖医学学会年会上公布了这些结果。


日本成功利用RNA干扰法抑制实验鼠胆管癌恶化
 
据日本媒体10月16日报道,名古屋大学的滨口道成和国料俊男等研究人员分别破译了十几名胆管癌患者体内的1176个基因,这些基因都与细胞增殖有关。研究人员发现,一种名为“Nek2”的基因在癌组织中十分活跃。他们于是研究是否可以利用RNA干扰法来抑制这一基因的活动。
 
RNA能够充当“信使”而传递遗传信息,将其用于蛋白质的生产合成。一些研究显示,向生物体内注入微小RNA片段会干扰RNA的“信使”功能,导致相应蛋白质无法合成。科学家认为,这种RNA干扰法也许可以更有效地治疗某些疾病。
 
日本研究人员设计出了一种小分子干扰RNA,它能以“Nek2”基因为靶子,并使这一基因合成的蛋白质分解,从而导致癌细胞死亡。他们给移植了人类胆管癌细胞的实验鼠注射人工设计的小分子干扰RNA后发现,实验鼠体内的癌组织缩小,而正常细胞未受影响。
 
研究人员还给癌细胞已经扩散到腹部的晚期胆管癌病鼠注射了小分子干扰RNA,结果这些病鼠比未接受注射的“病友”多存活约1周时间,而且这种方法的副作用很小。研究人员用同样的RNA干扰法还成功抑制了实验鼠胰腺癌、乳腺癌细胞的扩散。
 
治疗胆管癌目前除了手术切除外没有更好的办法,但对晚期胆管癌患者经常无法实施手术切除。滨口道成说,如果依靠RNA干扰法可以缩小患者的癌组织,那么也许能够增大晚期胆管癌患者接受手术切除的机会。
 

 

《自然-生物技术》:RNAi用于植物防治

来自孟山都公司(Monsanto Company)和Devgen公司(Devgen N.V., Technologiepark )的研究人员开发了一条创新且精确的途径来防治作物害虫,该方法以一项荣获诺贝尔奖的发现的创新应用为模型。该技术预计将为农民提供一种保护作物产量的新型种子内选择,并为支持满足全球日益增长的食品、饲料和燃料需求的农业使命提供了又一个工具。

双方的研究成果出版在同行评议的科学期刊《NatureBiotechnology》的11月刊上。

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。

RNA干扰是一种新发现的基因调控机制,已被广泛用于研究基因功能。在这篇文章中,研究人员利用植物表达与昆虫特定基因匹配的双链RNA分子,当昆虫取食这类植物后,其靶基因的表达被明显降低。该研究组以棉花和棉铃虫为研究对象。因为棉花中有一种主要毒素叫棉酚,它对大多数生物体有毒性。但棉铃虫对它有抗性,它以棉花为食物,为自己提供养料。

在这篇文章中,研究人员开发出了RNAi的创新应用,让人们能够更好地防治那些以作物为食以及影响作物产量的害虫。孟山都执行副总裁兼首席技术官RobertT.Fraley博士表示:“总的说来,RNA干扰是非常具有前途的改善作物的方法。鉴于其特异性,这种振奋人心的技术能够为我们提供植物科学领域的帮助,而之前这几乎是不可能的。”

Devgen首席执行官ThierryBogaert表示:“该技术能够有效控制非常特殊的植物害虫。这是作物防治领域的突破。”

这项研究预计将让科学人员能够利用细胞的自然能力调控蛋白质生产能力并将其应用到生产植物害虫防治农药中去。孟山都科学人员正致力于将这种具有发展前途的RNAi应用融入该公司未来的玉米害虫防治项目中。

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