RNAi技術(shù)取得突破
一切開始于花:上個世紀(jì)90年代挪威的研究人員發(fā)現(xiàn)在矮牽牛(petunias)中有一種特殊的基因的額外拷貝可以抑制其活性,而不是如之前假想的增強其活性。幾年之后這種基因研究發(fā)現(xiàn)其機制基于細(xì)胞中mRNA的降解,zui終在90年代末期諾貝爾獲得者AndrewFire和CraigMello建立了RNA干擾(RNAinterference,RNAi)技術(shù)解決了這一問題:利用雙鏈RNA特異有效關(guān)閉基因??茖W(xué)家們利用秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditiselegans,簡稱C.elegans)進行研究,但是之后Fire和Mello在利用RNAi傳遞進脊椎動物的時候出現(xiàn)了許多問題。尤其是小RNAs,即siRNAs(smallinterferingRNAs),在動物操作中十分困難。雖然利用不同的方法,比如高壓噴射(high-pressureinjections)或者膽固醇協(xié)力,可能可以成功傳遞siRNAs,但是其機制至今并不清楚。
來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETHZürich)分子系統(tǒng)生物學(xué)研究院的教授MarkusStoffel,與Alnylam公司合作,成功闡明了哺乳動物中與脂肪酸結(jié)合的siRNA如何被吸收的機制。這一研究文章zui早公布在NatureBiotechnology上,同時將以siRNA治療可能性的內(nèi)容出現(xiàn)在11月印刷版上,因為Sotffel表示siRNA能與不同的脂肪酸有效結(jié)合。
膽固醇轉(zhuǎn)運子(transporters)扮演著重要角色
Stoffel和他的研究團隊將目光轉(zhuǎn)移到膽固醇修飾siRNA上,并不是因為基于這種復(fù)合物的這種方法特別有效,而是因為這種方法副作用小。所有的研究人員首先希望知道siRNA是否能被綁定到出來膽固醇以外的其它疏水親脂性物質(zhì)上,從而能同時減少肝臟的一個靶基因的活性。結(jié)果證明有幾種這樣的脂肪酸(fattyacids),但是到底血液中這些RNAs結(jié)合的所謂的疏水親脂物質(zhì)是什么呢?
蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員通過脂肪酸研究發(fā)現(xiàn),這些結(jié)合的partners就是鼎鼎有名的膽固醇轉(zhuǎn)運蛋白:高密度脂蛋白(highdensitylipoprotein,HDL)和低密度脂蛋白(LowDensityLipoprotein,LDL),以及血液中隨處可見的血清白蛋白(albumin)。如果沒有這些脂蛋白離子,那么siRNAs就無法被吸收入組織中。
在另一項研究中,科學(xué)家證明如果siRNA-脂肪酸分子在實驗之前已經(jīng)牢固的結(jié)合到了HDL和LDL上,就能更加有效被吸收,Stoffel研究小組也發(fā)現(xiàn)一個siRNA-脂肪酸分子是結(jié)合到HDL上還是LDL上,會影響這種吸收的特異性,會傳遞到不同的組織:所有LDL復(fù)合物啟動肝臟的反應(yīng),而HDL復(fù)合物則在腸或腎中起作用。
一個令人氣憤的發(fā)現(xiàn)
后一個發(fā)現(xiàn)說明siRNA吸收需要HDL和LDL受體,研究人員通過失活這些受體證明這一假設(shè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)受體失活后,siRNA就不能被傳遞吸收。盡管獲得了這些研究結(jié)果,但是Stoffel還是感到有一些氣憤——他發(fā)現(xiàn)很難想象這些siRNA通過如HDL一般正常的吸收途徑進入細(xì)胞,因為這一路線將會引入細(xì)胞自身的消化系統(tǒng),其中的溶酶體會把siRNAs降解。那么這些siRNAs如何能避開這種降解呢?Stoffel認(rèn)為siRNAs可能利用了一種不同的入口進入細(xì)胞,因此HDL和LDL受體只在??课唬╠ockingstation)而不是入口處起作用。
但是這一不同的入口是什么呢?蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員想起了一個線蟲細(xì)胞siNRA吸收必需的基因產(chǎn)物:Sid1,在哺乳動物中也有一個這一基因的同源異型體(homologue)。研究人員將這一基因失活,發(fā)現(xiàn)在哺乳動物中Sid1也是必需的。整個發(fā)現(xiàn)獲得了一個完整siRNA機制,從開始與特異脂肪酸結(jié)合,到連接到疏水性蛋白上,傳遞至組織細(xì)胞中。
研究與治療的前景
Stoffel認(rèn)為通過他們的工作,能確定出siRNA吸收機制中zui重要的元素,然而他也表示也有可能更多的分子在其中扮演了重要的角色。但是由于這是*次深入研究這一機制,因此很有可能促進這一技術(shù)的快速發(fā)展。比如,Stoffel研究團隊想要了解HDL和LDL是否能被合成蛋白或富集脂質(zhì)粒子所替代,這樣這一技術(shù)就可以用于基因治療中。
而且siRNAdoors的確定也開啟了基礎(chǔ)研究的新方法——也許可以用miRNAs替代siNRA,同樣的機制對于miRNA抑制子而言也應(yīng)該有效。由于越來越多的研究人員認(rèn)為miRNA在基因調(diào)控中發(fā)揮了一個決定性的作用,因此miRNA的靶向及抑制也許通過這一研究結(jié)果能獲得進一步的發(fā)現(xiàn)。