RNA干扰技术在肿瘤基因治疗中的应用进展.docVIP

RNA干扰技术在肿瘤基因治疗中的应用进展 [摘要] RNA 干扰(RNA interference ,RNAi) 是指由双链RNA (double-strand RNA , dsRNA) 引发的转录后基因沉默机制(posttranscriptional gene silencing ,PTGS) ,具有序列特异性和高效性,RNAi 作为一门新的基因阻断技术,是一种有广阔应用前景的抗肿瘤基因治疗方法,近年来受到人们的广泛关注。本文将RNAi 作用机制及其在肿瘤治疗中的研究进展作一综述。 [关键词] RNA干扰；基因治疗；肿瘤 RNA 干扰(RNA interference ,RNAi) 技术,也称为基因沉寂疗法( Gene Silencing) , 是利用双链RNA ( double-st randedRNA , dsRNA) 诱发对宿主细胞特异性RNA 转录的抑制,从而抑制特异目的基因表达的方法。也即双链RNA 在细胞内RNA 酶Ⅲ的作用下,被裂解成21～23 个核苷酸( nucleotide ,nt) 的小干扰性RNA ( small interference RNA , siRNA) ,进而启动细胞内RNAi 反应,特异性地阻断靶基因表达的过程。此技术在功能基因组研究和抗肿瘤、抗病毒治疗方面得到了广泛应用。本文综述RNAi 技术及其在肿瘤基因治疗方面的研究进展。 1 RNAi 现象的发现 早在1995 年Guo 和Kemphues 在用反义RNA 研究华丽新小杆线虫(C. elegans ) par1 基因功能时,意外地发现了反义和有义RNA 混合物能更显著地抑制特定基因的功能[ 1 ] 。1998 年Fire 对此进行了深入研究,他将针对特定基因的双链RNA(dsRNA) 注射入华丽新小杆线虫,同样抑制了特定基因产物的表达,而且针对靶基因的dsRNA 可产生较反义RNA更强的基因阻抑效应。由于这是一种在RNA 水平的基因表达抑制,因而Fire 将此现象命名为RNA 干扰(RNA interference , RNAi) [ 2 ] 。随后在许多生物中相继发现存在RNAi 现象,如果蝇( drosophila) 、线虫( caenorhabditis elegans) 、锥虫(trypanosomes) 等[ 3 ] 。直到最近人们才发现在植物中被称为共抑制(cosuppression) ,真菌中被称为抑制(Quelling) 的现象与动物中RNA 干扰( RNAi) 具有很大的相似性,都与转录后基因沉默现象(post-transcriptional gene silencing , PTGS) 有关[ 4 ] 。PTGS 是生物在长期进化过程中产生的抗病毒感染、保持基因组中转座子和其它可转移核酸稳定性的防御系统,并在某些生物生殖细胞的发育过程中起重要作用。研究发现从低等生物到高等生物中都存在RNAi 现象,提示RNAi 可能是一种进化上保守的基因组水平的免疫监控机制[ 5 ]。 2 RNAi的作用机制 自RNAi 现象发现以来,许多研究者对其作用机制进行了大量研究,现在普遍认为其可能机制为: (1) 启动阶段:长dsRNA 进入细胞被切割成21～23 个核苷酸组成的片断,即小干涉片断( siRNA) 。切割细胞内双链RNA 的酶是一种被称为Dicer 的核酸内切酶,Dicer 酶是RNase Ⅲ家族成员之一,带有2个催化结构域、1 个螺旋结构域和1 个PAZ 结构域,外源dsRNA 被Rde-1 编码蛋白识别后与Dicer 结合形成Dicer-dsRNA复合物,Dicer 酶的RNase 活性作用将长双链RNA 变成siRNA 从而引发RNA 干扰的能力[ 6 ,7 ] ,Dicer 酶在RNAi 的调控途径中起着关键作用。(2) 效应阶段: siRNA 形成后与RNAi特异性酶Ago-2 等结合,形成RNA 诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex , RISC) , RISC 经ATP 酶激活后,与之结合的双链siRNA 开,在siRNA 指导下序列特异性降解与siRNA 同源的靶mRNA , 达到阻止靶基因表达,使基因沉默的目的[ 8 ] 。(3) 扩增阶段:在研究中人们发现小剂量的dsRNA 分子就足以引起整个机体同源基因表达的抑制,而且能够将基因沉默的信息传递给下一代。这种作用被认为是在一种RNA 介导的RNA 聚合酶( RNA-directed RNA polymerase , RdRP) 的作用下,以siRNA 中的一条链为引物,靶mRNA 为模板合成dsRNA 的聚合酶链式反应[ 9,10 ] ,后者又被降解形成新的siRNA 重新进入上述循环,使干扰信号放大,从而