miRNA药物离我们还有多远？

　　

1976年，基因泰克（Genetech）公司开发的全球第一个基因重组药物人胰岛素问世，标志着基因重组技术的应用正式成为一个产业。基因药物自从诞生之日起，就以其独特疗效和市场效应吸引了制药界的眼球，其中最有代表性的药物是治疗贫血的促红细胞生成素（EPO），安进（Amgen）公司正是因为EPO在市场上的出色表现，而成为年产值超过80多亿美元的生物技术产业巨头。全球基因重组胰岛素类产品年销售额已超过50亿美元，最大的受益者是诺和诺德。基因重组技术给全球的生物技术产业带来超过200亿美元的收益。
20世纪90年代，另一种重要的生物技术药物——单克隆抗体走上历史舞台，单克隆抗体分子能够准确找到病变组织后再将其毁灭。在单克隆抗体领域，最大的受益者是全球第一家生物技术公司——基因泰克公司，单克隆抗体类药物2004年给基因技术公司带来超过30亿美元的销售收入。在生物技术药物中增长势头最强劲的是抗体类药物，目前，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准了17种治疗性抗体，两种受体-Fc融合蛋白抗体类药物，有4种抗体类药物进入生物技术药物前10强，预计到2008年，还会有17种抗体类药物上市，其销售额将突破200亿美元，占整个生物制药产业的1/3。
目前的情况是，重组蛋白药物的开发已经开始显现疲态，抗体药物的开发也颇费周折。但让人们欣喜的是，在生物技术的地平线上又出现了另一道诱人的风景，另一个生物技术药物宝库正等待着我们去挖掘，它就是正在快速发展的RNAi。恐怕下一轮生物技术产业的光环将笼罩在RNAi技术头上。
RNAi受到追捧的原因主要有两个方面，一方面，RNAi可以说是基因功能检验的试金石，利用RNAi技术可以缩短人类对人类基因功能的了解和认识的时间，在不久的将来有望将人类大部分基因的功能和作用全部弄清楚；另一方面，科研人员有望利用这种技术获得使致病基因失活的新型基因药物，而基因药物一直是生物技术界追捧的对象。

谁在管理我们的基因？
1995年，康奈尔大学的苏果博士用反义RNA阻断线虫基因表达的试验中发现，反义和正义RNA都阻断了基因的表达，他们对这个结果百思不得其解。直到1998年，安德瑞弗尔的研究证明，试验中真正起作用的是双链RNA。这些双链RNA是体外转录正义RNA时生成的。但是随后的研究却遭到了挫折。科学家们在对哺乳动物的研究中发现，RNAi通常会关闭所有的基因，从而杀死细胞。当时许多科学家们认为，RNAi可能并不会在基因研究和药物开发方面发挥作用。
但是科学家并没有放弃。2000年，夏普和他的同事发现，RNAi在发挥基因沉默剂的作用之前，通常会裂解成小分子片断。塔什尔随后分离出了这些活性片断，并取名为siRNA，2001年4月，塔什尔领导的工作组在《自然》杂志上发表文章指出，siRNA在抑制哺乳动物细胞中某些基因的同时，并没有大面积杀死细胞。
随后的研究中发现，RNAi存在于各种动植物如线虫、果蝇、斑马鱼、真菌体内，这些生物体利用RNAi来抵御病毒的感染，阻断基因的作用。RNAi是一种调控基因表达的分子机制，与体液和细胞免疫一起形成了动植物体内免疫系统的三大支柱，可以从不同水平上来对抗体内外有害物质的干扰和侵犯。
miRNA是一类非编码蛋白小分子RNA，其长度大约为22个核苷酸。miRNA是由RnaseIII蛋白Drosha和Dicer共同酶解作用产生，并由Exportin-5转运出核，通过与siRNA相似的机制，导致mRNA降解。此外，miRNA还有可能与特定mRNA的3’端非翻译区结合，阻止转录后翻译。
以往的研究发现，人类细胞中含有大量的miRNA，不过，科学家并不清楚，在总数为2.2万~2.5万的人类基因中，究竟有多少基因受到miRNA的控制。为此，巴特尔等人建立了一个计算机程序，通过这个程序，研究人员在所有人类基因中进行搜索，找出了那些携带有特殊遗传信息，并有可能成为miRNA作用靶位的mRNA。
与此同时，研究人员还在小鼠、大鼠、狗和小鸡基因组中进行搜索，以了解动物基因组中与上述信使RNA相对应的基因是否具有同样的基因序列。他们认为，如果这种人类基因受到miRNA的控制，那么，在其他动物基因组中，其对应的基因也同样应该受到miRNA的控制。
结果研究人员发现，人类基因中至少有三分之一受到miRNA控制。此项研究得出的结论大大超过了人们以往的预期，在2003年，曾有科学家估计，miRNA只控制着10%左右的人类基因。实际上，miRNA控制人类基因的实际数目可能还要更多。目前认为，人体内至少有250种不同的miRNA。而最新的研究认为，miRNA的数目大约为200~300种。
miRNA控制着几乎每一个人类基因的活动，miRNA在从细胞产生至死亡的几乎每一个过程中都发挥着重要的作用,是生命的好管家。这表明，miRNA的作用机制与其他基因活性控制机制（如利用蛋白质控制基因开关产生信使RNA）同样重要。正因为miRNA控制生物体内的基因，因此一旦miRNA出现问题，它将可能引起某些机体异常现象，比如较常见的癌症细胞分裂不受控制现象。

下一代药物
新药的问世往往需要十几年时间，RNAi是一项十分有意义，也是需要长期跟踪的技术，真正将该技术转换成药物还需要有一个相当长的时间，至少需10年左右。miRNA要进入实际应用，眼下迫切需要解决的问题是基因沉默药物的给药方式，目前实验室中用来诱导RNAi的化合物在血液中会被酶快速降解。研究人员希望让分子进入特定组织后能真正产生作用。因此，必须解决药物的稳定性问题，还应该设计出将药物准确送入特定组织的方式。与另外几位率先研究RNAi技术的科学家一起竞争诺贝尔奖的洛克菲勒大学的托马斯•塔什尔教授认为，基因沉默药物的给药问题短期内不会得到解决。但不久前，德国研究人员已经开发出一种脂肪包装物质，它不会被酶降解。
RNAi技术已经广泛应用在实验室研究中，而且已被发展用于临床治疗。我们知道，普通药物往往作用于酶，即作用于5,000~10,000个蛋白，而实际上有3万个可引起疾病的蛋白。与普通药物相比，RNA干扰法不局限于酶，因而具有很好的应用前景。RNAi技术药物非常高效，极少量的RNAi诱导剂就能使基因沉默，这意味着，只要使药物进入目标细胞（而不需进入细胞中的目标基因），就能产生治疗效果，这将大大简化给药方式。
基于RNAi技术的药物有望治疗癌症，丙肝和艾滋病等病毒性疾病，甚至可能用来治疗神经系统疾病，该技术可能产生许多销售额数十亿美元的新药。2002年12月，《科学》杂志将RNAi评为2002年十大科技进步之首，麻省理工大学的生物学家、诺贝尔奖获得者菲利普•夏普认为，RNAi技术将成为十年来甚至几十年来最重要和激动人心的科学突破。
科学家对RNAi技术的热情高涨，远远超过对基因重组等早期基因调控技术。在塔什尔开启RNAi后不到两年时间内，RNAi技术已经作为研究工具用于各个领域。哈佛大学的遗传学家盖瑞•若昆最近的研究成果显示出RNAi技术的无穷力量，他领导的研究小组发现，利用RNAi技术关闭蠕虫体内的300个基因，其体内脂肪会大大减少，这300个基因中有许多在人体内同样存在。该研究小组推断，可以将这些基因作为药物靶标，在RNAi药物问世之前，开发出能靶向这些基因的传统药物，用以治疗日益严重的肥胖症，这将是一个很大的市场。
德国柏林布赫分子医学研究中心的科学家正在研究一种新的药物，已历时4年，研究人员已经找到了一种新途径，用RNAi让不健康的基因保持沉默，将疾病扼杀在“萌芽”状态,如使向肿瘤供血起作用的基因沉默就是一种极好的研究肿瘤治疗药物的途径。Sirna制药公司表示，其化学家们已经合成了一种抗分解的RNAi化合物，老鼠试验表明，这种化合物能使促进眼睛中异常血管生长的基因失活，从而有效抑制致使老年人失明的眼斑恶化。因为这一重大发现，Sirna在2004年4月更名为核酶制药公司（Ribozyme　Pharmaceuticals），并在最近募集到4,800万美元的风险投资。
目前，全球各大生物技术公司正纷纷推出利用miRNA治疗人类疾病的研究项目，其中包括在癌症患者体内直接导入特定miRNA，阻断癌症细胞发育，从而达到彻底根治肿瘤的目的。这部分研究与科学家们正在开展的利用RNAi技术使致病基因沉默，从而治疗相关疾病的工作有异曲同工之妙。

请纳米来帮忙
长期以来，困扰制药学家的问题是很难通过人工注射的办法帮助足够的抗病分子进入发病的人体细胞。因为生物机体的免疫机能会自动杀死进入人体的异体物质——无论病毒、细菌还是药物分子。
最近美国科学家通过试验发现，可以用一种纳米微粒来包裹小分子RNA，再在其外包裹一层传递蛋白，这样就可以帮助的顺利的进入人体细胞。蛋白质外壳会在细胞内环境下自行溶解，释放出携带抗病RNA的纳米微粒。他们用这种技术，能够有效的治疗白鼠感染的尤文氏肉瘤——一种罕见的小儿易患肿瘤。
科学家现在正在试图进一步完善这一技术，使其最终能够用于人体，及抑制其他肿瘤。只有当科学家最终解决这两个问题，RNAi技术才有可能实现大规模的临床应用。
路还有多远？
总之，随着RNAi机制研究的深入和RNAi技术日趋完善，小RNA作为一种便捷实用的基因组研究方法和基因治疗药物，预示着一个崭新的RNA时代即将来临。了解更多有关miRNA如何在人类细胞中起作用的信息将帮助研究人员更好地利用siRNA治疗人类疾病。
对RNAi药物的研究热情将促使RNAi药物以很快的速度进入临床试验阶段，但目前大部分的RNAi药物的研究仍然停留在早期开发阶段——临床前研究阶段，还有很多的难题和障碍需要解决，这预示着RNAi药物进入市场还有很长的路要走。也有学者认为这项技术有可能在今后5年里大踏步前进，取得实际的应用成果。笔者认为，既然造物主缔造了这种“沉默”机制，这种机制就不应该是虚设的，就说明这条路应该走的通，剩下的就是交给科学家和企业家去做的了。
生物技术在继基因重组药物和抗体药物之后，RNAi技术适时的出现，给生物技术产业更上一层楼带来了希望。RNAi药物恰逢此时，必将成为一个耀眼的明日明星。重组技术把安进公司送到了生物技术产业的顶峰，抗体技术成就了基因技术公司的辉煌，那谁又会在RNAi药物中胜出呢？我们拭目以待。
毫无疑义，RNAi是上帝恩赐给制药工业的一个重要的宝库，但上帝为了考验人类的意志和耐心，把这个宝库埋在地球的深处。要开发这个宝库，谁挖的勤、挖的深，付出的多，谁得到的就多，在这一点，上帝是公平的。