小分子干擾RNA是一種短片段雙鏈RNA分子,能夠以同源互補序列的mRNA為靶目標降解特定的mRNA,可以抑制特定的哺乳動物基因表達。制備小分子干擾RNA的方法可以通過體外制備siRNAs,然后經過轉染或者電轉導人哺乳動物細胞,或者是依賴能夠表達siRNA的DNA載體或者表達框轉移到細胞中。一些公司提供的細胞轉染技術服務包括載體構建或轉染,如常見的siRNA表達載體的轉染。
小分子RNA干擾藥物發揮的是基因沉默劑的作用,期望通過藥物來沉默那些可能導致疾病的基因表達。因此在治療疾病的過程中,只要知道了某種疾病的致病基因,就可以設計出針對該基因mRNA的小分子干擾RNA,抑制或封閉該致病基因的表達。siRNA能夠在哺乳動物中抑制特定基因的表達,而且抑制基因表達的時間可以控制在發育的任何階段,產生類似的基因敲除的效應。基因敲除是通過一定的途徑使機體特定的基因失活或者缺失的技術,基因敲除價格根據敲除的方法不同而不同。
與傳統的基因敲除技術相比,這一技術具有投入少,周期短,操作簡單等優勢。因而,近年來,越來越多的實驗室開始使用siRNA研究基因的功能。然而siRNA導入細胞的效率較低,現階段最為常用的載體有病毒載體、脂質體,其他載體介導的如磷酸鈣共沉淀等,目前應用最為廣泛的是脂質體,其他的轉染方法還需要更進一步的研究。美迪西提供細胞轉染技術服務,其生物部在分子生物學、細胞生物學、體外生物學和結構生物學領域有豐富廣泛的經驗。從最初的cDNA文庫構建到藥物設計,通過蛋白質純化,結構測定和分析測定,提供一套完整的生物學服務。
1、小分子干擾RNA技術抑制人卵巢癌基因的研究
(1)siRNA技術可沉默人卵巢癌耐藥細胞株PKC-α基因
有研究者采用小分子干擾RNA(siRNA)沉默PKC-α基因,探討PKC-α基因沉默后人卵巢癌細胞中MDR1的表達及其化療耐藥是否發生逆轉,為臨床腫瘤耐藥的逆轉提供新的思路[1]。研究者設計合成針對PKC-α基因的特異性寡核苷酸鏈,熒光顯微鏡下比較3種轉染試劑的轉染效率,選擇轉染效率較高的試劑進行實驗。實驗分為:空白對照組(敏感細胞空白對照組及耐藥細胞空白對照組)、耐藥細胞轉染組及耐藥細胞空質粒陰性對照。逆轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)及western印跡分析檢測siRNA干擾前后人卵巢癌敏感細胞株與耐藥株中MDR1及PKC-α基因及蛋白的表達差異;MTT法檢測siRNA干擾前后人卵巢癌耐藥細胞對順鉑或紫杉醇敏感性的變化。
結果發現利用siRNA干擾PKC-α基因不僅可以抑制人卵巢癌耐藥細胞株PKC-α基因,而且可以抑制MDR1基因和蛋白表達,從而部分逆轉腫瘤耐藥。基于siRNA沉默PKC-α基因的治療技術可能為臨床腫瘤耐藥研究提供新的思路,PKC-α和MDR1之間的關系有待進一步研究。
(2)siRNA靶向沉默CXCR4可抑制人卵巢癌細胞增殖
探討小分子干擾RNA(siRNA)靶向沉默趨化因子受體4(CXCR4)基因對卵巢癌SW626細胞增殖、遷移及侵襲的影響,為卵巢癌的基因治療提供新的理論依據[2]。方法是構建CXCR4干擾RNA質粒載體,重組擴增后轉染CXCR4陽性的人卵巢癌細胞株SW626,以RT-PCR和western印跡分析檢測CXCR4基因及蛋白表達的變化,MTT檢測CXCR4干擾質粒對卵巢癌細胞增殖的影響,Transwell檢測CXCR4干擾質粒對卵巢癌細胞遷移、侵襲能力的影響。
結果轉染48h后,人卵巢癌細胞株SW626的轉染效率為80%~90%,抑制了卵巢癌細胞CXCR4基因及蛋白的表達(P<0.05),部分抑制了癌細胞的增殖(P<0.01),但此作用并不隨時間變化而有明顯變化;癌細胞的遷移及侵襲率均明顯下降,差異有顯著統計學意義(P<0.01)。因此CXCR4siRNA可通過下調CXCR4的表達抑制人卵巢癌細胞的增殖、遷移及侵襲。
小分子干擾RNA技術由于其強大的基因表達調控作用,在各種疾病治療研究方面具有潛在的應用價值。在對卵巢癌耐藥性逆轉基因的研究中,除了PKC-α基因、CXCR4基因外,還有RRM2、XIAP等基因。利用siRNA技術干擾與卵巢癌細胞增殖有關的基因的表達,有可能成為卵巢癌細胞耐藥性逆轉的有效方法。雖然siRNA研究較多,但是至今尚未有siRNA藥物開發成功上市,究其研究可能是siRNA存在一些局限性。
2、小分子干擾RNA(siRNA)的局限性
(1)機體損傷
合成的siRNA在哺乳動物體內能夠激活天然免疫系統,通過刺激細胞質的模式識別受體,如雙鏈RNA依賴的蛋白激酶(PKR)、視黃酸誘導的基因Ⅰ(RIG-Ⅰ)和TOLL樣受體(TLR)等,導致炎癥細胞因子的激活及干擾素反應,造成機體損傷。
(2)RNA脫靶效應
siRNA也可以引起一些非靶基因的特異性沉默或表達上調,引起細胞的凋亡或生長抑制。
目前考慮可能是外源性siRNA誘發干擾素通路引起,或非靶基因具有的部分互補序列介導的mRNA降解。
(3)siRNA的毒性
siRNA具有高效性,較低濃度的siRNA就能抑制靶基因的表達,而且siRNA的干擾效應會隨著其濃度的增加而增強。但是過量的siRNA不僅會導致與非靶的mRNA不完全互補配對的概率增加,同時可以誘發更強烈的免疫反應,成為siRNA的毒性。而且siRNA導入細胞的效率較低,更多的轉染方法還需要進一步的研究。
siRNA這種分子干預方式可以應用與體內外基因的選擇性表達,以及腫瘤的治療,在抗腫瘤藥物研發方面提供了新的思路,可縮短藥效測試時間,并為多重耐藥患者帶來了希望。在siRNA基因的研究中,解決siRNA的脫靶效應、毒性及機體損傷的缺陷,將會進一步擴大其應用前景。
[1]小分子干擾RNA(siRNA)抑制PKC-α表達對卵巢癌耐藥的影響[J].
[2]siRNA靶向沉默CXCR4基因對人卵巢癌SW626細胞增殖、遷移及侵襲的影響[J].