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miRNA研究解决方案

美国GeneCopoeia公司是目前全球最大的基因和miRNA功能研究材料供应商之一,为客户提供全球最多的人类编码全长蛋白的ORF克隆。这些ORF构建在具有不同特征的多套载体中,使这些克隆易于在多种不同类型的细胞及无细胞转录翻译偶联体系中进行功能分析、蛋白质表达和纯化、大规模功能基因组学和蛋白质组学研究。 GeneCopoeia关注miRNA研究领域多年,基于自身强大的专业技术与完善的基因功能研究 。

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小RNA治疗的安全性问题

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发布日期:2011-01-10 04:02 文章来源:美国GeneCopoeia(复能基因)
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关键词: GeneCopoeia RNAi   点击次数:

将siRNA分子用于临床治疗会产生很多安全性问题。完成了最初的试验之后,有很多报道都指出了这种新兴疗法可能存在很多潜在的安全问题。最早报道的是在一项小鼠试验中,使用Pol III启动子载体在肝脏中表达shRNA进行治疗,结果导致试验小鼠死亡。具体的致死机制现在还不清楚,但是至少有部分原因可能是因为负责将miRNA分子从核内转运到胞质中的转运因子输出蛋白5(exportin 5)出现了饱和。现在其它试验数据也表明很多参与RNAi处理过程的因子在细胞大量表达外源性siRNA时都会被这些小RNA分子所饱和,因此就无法转运正常的细胞内源性miRNA分子。由于每一个细胞miRNA都能够调控上百种基因的表达,因此对miRNA途径哪怕只带来一点小小的扰动也会造成非常严重的后果。

要解决这个问题有一种办法就是设计能被Dicer酶切割的外源性siRNA(即增加siRNA的长度),这样就能在达到同样治疗效果的前提下使用最低剂量的siRNA药物。这些RNA分子经过Dicer酶切割之后就进入了RNAi途径,这样相比直接使用外源性的21nt的siRNA药物通常都能够以更低的剂量达到更好的基因沉默效果。虽然少量的siRNA分子应该不足以饱和整个RNAi体系,但是它们也能够与其它miRNA竞争RISC复合体进入位点。这种竞争会造成什么样的远期结果现在还不清楚。

使用微阵列芯片可以很明显地发现,往胞内导入外源性siRNA分子之后会改变靶基因的表达水平,但同时也能改变其它非靶基因的表达状况,因为仅凭6、7个核苷酸互补序列的结合就会通过一种miRNA样机制产生特异性的脱靶效应。不过,微阵列芯片只能够反映mRNA水平的改变,不能够反映翻译水平的改变,因此我们还不能明确这种脱靶效应会造成多大的影响。由于使用人工合成的siRNA只能短期抑制细胞基因的表达,因此在临床实践中,这种特异性的脱靶效应可能还不是一个大问题。不过无论如何,在进行适当的毒性试验时我们都应该考虑siRNA与非靶基因mRNA 3'端UTR区域结合后可能出现的问题。

在进行siRNA设计的时候可以采取一些策略,尽量减少这种脱靶情况的发生。比如,在siRNA双链分子中引入2’-O-Me修饰或者进行DNA替换都能够明显降低脱靶现象的发生率。改变热稳定性或者封闭正义链5'端的磷酸化位点,这都能改善反义链选择过程,这对于降低脱靶率也是非常有帮助的。

RNAi机制是一条非常保守的作用机制,它最初的作用可能是帮助物种抵抗病毒的感染。如果是这样,我们也就不会感到奇怪,为什么在某些情况下siRNA能够起到Toll样受体激动剂的作用;某些序列,比如富含尿嘧啶的序列或者富含鸟嘌呤及尿嘧啶的序列能够诱导细胞的免疫应答。siRNA能够刺激细胞出现免疫应答不仅是因为它的序列,还可能是因为它的结构、所使用的递送系统或者细胞类型等等因素。虽然这种免疫刺激在某些情况下可能会有所帮助,但是通常来说我们都不希望它发生。上面提到的TLR3反应对VEGF或VEGF受体起到的非序列特异性调控作用,以及另一起报道中提到的在鼠类动物模型中,靶定巨噬细胞迁移抑制因子(migration inhibitory factor,Mif)的siRNA和非特异性的对照siRNA分子都能够通过能激活蛋白激酶(PKR)的dsRNA的活性增强乳腺癌细胞的增殖能力。上述无一不提示我们,在解释siRNA体内实验结果时一定要倍加仔细。

虽然我们还没能找到一种方法可以避免所有的脱靶效应,但是可以预见,使用恰当的RNA修饰方法和递送途径,从而使RNA分子避免接触天然免疫系统的受体,我们就一定能够解决脱靶这个问题。

编辑: helen

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