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Your Good Partner in Biology Research

Nature子刊:開發新一代RNAi療法

日期:2014-11-18 08:45:08

 

利用小片段的合成RNA來觸發RNA干擾(RNAi)反應,擁有對許多疾病,尤其是癌癥和流行性病毒感染的巨大治療潛力。但RNAi藥物的傳遞是一個問題——極難讓RNAi藥物進入到需要它們的細胞之中。

 

為了克服這一障礙,加州大學圣地亞哥醫學院的研究人員開發出了一種新技術:采用化學方法來偽裝RNAi藥物,使得它們能夠進入到細胞中。一旦進入,細胞機器會將這些偽裝的藥物前體siRNNs轉變為活性RNAi藥物。這一技術發布在1117日的《自然生物技術》(Nature Biotechnology)雜志上。

 

該研究的課題負責人、細胞和分子醫學系教授Steven F. Dowdy博士說:“當前許多的方法都是利用納米粒子將RNAi藥物傳送到細胞中。盡管納米技術可以保護RNAi藥物,但從分子角度看納米粒子相當巨大,比RNAi藥物大了5,000倍。想象一下駕駛一輛18輪的大卡車穿過你起居室的墻壁,將一個包裹遞送到你的家中——攜帶著標準RNAi藥物的納米粒子就是如此。現在則可想象成是通過郵件投遞口——siRNNs來塞進包裹。”

 

RNAi的美妙之處在于它能夠選擇性地阻斷細胞中靶蛋白的生成,這一研究發現在2006年獲得了諾貝爾獎。雖然這是一個所有細胞均利用的正常過程,研究人員卻利用了RNAi來抑制癌癥等疾病中因過量生成或突變而致病的特異蛋白質。首先,研究人員生成序列與致病蛋白質的基因藍圖相對應的RNAi藥物,然后將它們傳送到細胞內。RNAi藥物一旦進入到細胞中,就會被稱作為Dicer的特定酶切割成小分子干涉RNA(SiRNA),切割產生的SiRNA片斷與一系列酶結合組成誘導沉默復合體(RISC)。激活的RISC通過堿基配對結合到與SiRNA同源的mRNA上,并切割該mRNA,造成蛋白質無法合成。

 

當癌癥和病毒基因突變時,可以很容易地設計出RNAi藥物來靶向它們。這使得RNAi治療能夠與疾病的遺傳學保持同步——這是其他類型的治療無法做到的事情。然而不幸的是,因為它們的大小以及骨架上的負電荷化學基團(磷酸基團),RNAi藥物遭到細胞膜的排斥,在沒有特殊傳遞物的情況下無法被傳送到細胞中。

 

Dowdy和他的研究小組花費了八年的時間才尋找到一種方法掩蓋RNAi負磷酸基團,從而讓它們能夠進入到細胞中,并且在進入細胞后仍然能夠誘導RNAi反應。

 

最終,研究小組添加了一種叫做磷酸三酯基團的化學標記物。磷酸三酯中和并保護了這一RNA骨架——將這種RNA轉變為了RNN,并將其命名為siRNNsiRNNs的中性特性(不帶電荷)使得它們能夠更有效地進入細胞中。一旦進入細胞,一些酶會裂解中性的磷酸三酯基團,暴露出帶電荷的RNAi藥物來關閉靶致病蛋白的合成。siRNNs代表了一種改造的新一代RNAi藥物。

 

Dowdy說:“siRNNs是無活性的前體藥物。這就像在工具箱中的一個工具,直到你將其拿出來它才會起作用。只有在細胞內除去包裹——磷酸三酯基團之時,你才擁有了一種活化的工具或是RNAi藥物。”

 

這些研究結果通過了小鼠模型測試。在這里,Dowdy研究小組證實相比于標準的RNAi藥物,siRNNs能夠顯著更有效的阻斷靶蛋白生成,證實了一旦siRNNs進入到細胞中,它們能夠很好地完成工作。

 

Dowdy說:“在其進入臨床之前仍然有大量的工作要做。但從理論上來說,siRNNs的治療潛力是無窮的。尤其是對于癌癥、病毒感染和遺傳性疾病來說。”

 


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