Nature子刊破解siRNAs技術難題
日期:2013-07-23 09:36:42
由于短干擾RNA(Short interfering RNAs,siRNAs)具有沉默致病基因的潛力,其成為了目前許多研究的主題。然而,要有效地發揮治療效應,必須首先讓細胞攝取siRNAs,使其進入到細胞溶質(cytosol)中——這對于研究人員而言是一個重大的挑戰。
一直以來,科學家們都利用納米粒子(LNPs)將siRNAs傳送到靶細胞中,然而采用這種方法事實上只有非常少量的siRNA分子能夠到達細胞質。現在,幾個研究小組取得了一些研究進展,確定了導致這一傳送問題的生物學機制,提出了一些策略可以改善siRNA的攝取,將使得科學家們重新恢復對于siRNA治療的熱忱。
馬克思普朗克研究所的生物學家Marino Zerial及同事近期在《自然生物技術》(Nature Biotechnology)雜志上發表論文,證實脂質納米顆粒遞送的大多數siRNAs都陷在了細胞的回收利用機器:胞內體(endosome)中。Zerial研究小組利用定量熒光成像技術和電子顯微鏡,觀測了體內siRNA的攝入。同期發表的另一篇Nature Biotechnology研究論文的共同作者、麻省理工學院生物學家Gaurav Sahay說:“這種方法非常的巧妙。”
Sahay、Daniel Anderson及麻省理工學院的同事發現,大多數的siRNAs陷入到了細胞的胞吞回收通路中;一些隨后移動到溶酶體(lysosome),在那里它們最終被降解;而另一些則“基本上困在了內吞膜泡(endocytic vesicles)中,”Sahay說。
此外,該研究小組還想找到一種方法促進將siRNA傳送到細胞溶質。利用高通量共聚焦顯微鏡,他們篩查了一個已知影響胞吞作用、細胞信號傳導和自噬的小分子文庫,加入LPNs,并定量它們在細胞中的定位。研究人員利用一種系統生物學方法分析數據,確定了哪些小分子調節劑可以影響進入到細胞質中的siRNA的量。
“我們發現,實際上從細胞晚期胞內體(late endosome)中回收siRNA,是主要的限速步驟。一種名為Niemann-Pick type C1(NPC1)的蛋白正在完成這一回收工作,”Sahay說。當NPC1蛋白發生突變時,可導致一種對人類致命的溶酶體貯積癥。沒有NPC1,更多的脂質納米顆粒會滯留在晚期胞內體和溶酶體中,而不被循環出去。
“這就像交通堵塞。NPC1減慢了這一過程。它使得更多的siRNA進入到細胞質中,而不是陷在循環通路中或是在溶酶體中被分解。”
Sahay說,下一步將會研究NPC1對體內脂質納米顆粒傳遞siRNA的影響。他和他的同事也會觀測其他的調控因子和小分子,尤其是那些有可能對疾病具有直接治療效應,并且可促進siRNA傳遞以沉默疾病相關靶基因的調控因子和分子。“我認為這還僅僅是開始,還會有其他的調控因子在那里。我們可以尋找一些其他的小分子,來幫助siRNAs到達細胞質中,”Sahay說。
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