量子点技术提高RNA干扰效率幅度可达10-20倍

　　

15年以前科学家们发现一种可以使某一特异基因停止表达的技术。人们对这个获得诺贝尔奖的技术在医学界的前途寄予厚望，但是到目前为止这项名为RNA干扰的技术在活细胞的应用还是存在很多障碍。

 

现在，来自西雅图华盛顿大学和亚特兰大埃默里大学的科学家成果的应用纳米技术中的量子点解决这一难题。他们的技术的效率比现在应用的基因沉默技术（siRNA）的效率高10到20倍。

 

高小虎（音译Xiaohu Gao）说，我们相信这一技术将对siRNA传递技术领域带来深刻的影响。高小虎是华盛顿大学生物工程系的助理教授，也是文章的合作作者，这篇文章将发表在《American Chemical Society》在线版上发表。

 

Shuming Nie说，这项研究解决了长久以来阻碍siRNA技术领域的发展：如何提高沉默效率并降低毒性。Shuming Nie是文章的合作作者，埃默里大学附属Georgia研究所的Wallace H. Coulter部门的生物工程学教授。

 

其他合著者还有埃默里大学的Maksym Yezhelyev和Ruth O'Regan，以及华盛顿大学的Lifeng Qi 。

 

RNA干扰技术是利用短的RNA片段（包含DNA遗传密码信息）中断蛋白合成，或是灭活合成的蛋白，它是遗传密码子的延伸。研究人员可以利用该技术设计RNA片段应用于具体基因上。对人类来说，RNA干扰可以被应用于多种疾病的治疗，比如说乳腺癌，视力退化。

 

最近使用量子点技术和半导体材料制备的6纳米直径的荧光球（有9000个点阵，相当于人类头发的宽度）技术。量子点技术独一无二的光学特性使得它们在同意激光下，通过调整量子点的大小，可以发出不同颜色的光。量子点开始被用于发展细胞影像技术，一般使用发光二极管和太阳能电池技术激发量子点的发光性。

图片1说明：每个罐子里含有相同的物质。每个罐子里的液体中悬浮着不同大小的量子点，吸收了白光后这些量子点散发出不同的颜色的光。每个量子点大约只有1/1000000英寸的直径，包含了数百个原子。（图片文字由华盛顿大学高小虎编辑）

 

本文描述的是首次将量子点应用于药物释放载体中。

 

每一个量子点外围都被质子海绵包裹，质子海绵携带正电。siRNA不与量子点连接时候携带负电，这就阻止siRNA穿透细胞壁。而具有量子点伴侣的siRNA被中和掉一些电量，表现出弱电性的siRNA复合物就可以穿透细胞壁，并逃脱食物泡（一种脂肪泡，可吞噬进入细胞的物质）的吞噬作用，在细胞液中聚集，在这里siRNA就开始阻断蛋白的合成。

 

最新研究的技术是调整量子点外面的质子海绵的关键所在，新的技术可帮助科学家更精确的控制siRNA和量子点的紧密连接程度。

 

量子点技术比现在沉默基因的技术要明显的好。在实验中，使用量子点技术传递siRNA，细胞中的检验蛋白的产量下降到正常产量的2%。相对的是，使用现在实验中普遍应用的siRNA传递技术，细胞中的检验蛋白的产量是正常产量的13%-51% 。

 

这项技术的核心是：荧光量子点可让siRNA的作用过程变得可视化。先前的siRNA追踪技术所发出的光只能维持片刻，而量子点所发出的光可维持几个小时。实验中，研究人员可以观察基因沉默过程达几个小时。

 

 

图片2说明：注射量子点siRNA复合物后15分钟观察荧光影像。早期这些颗粒存在与细胞膜上。（图片文章由华盛顿大学编辑）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图片3说明：进入细胞4小时后的荧光影像，在这个时间里，量子点siRNA复合物已经分散在细胞液里。中间黑色表示的细胞核（图片文字由华盛顿大学编辑）

 

新的技术比现在的技术的毒性要低5到10倍，这也意味着量子点伴侣（质子海绵）对细胞的伤害很小。这种理想的传递方式没有其他不好的作用，唯一的生物学改变是siRNA阻断了细胞合成一些不需要的蛋白。

 

但是，量子点技术比现在的传递技术更有效的确切机理暂时不明。

 

我们相信进一步的改善将集中在食物泡逃脱以及量子点与siRNA的分离技术上。

 

量子点技术现在还不允许在人体中使用。研究人员现在使用的传递技术是三氧化二铁颗粒（几种食品与药物管理局批准的用于人体的分子载体）。他们还研究靶位癌症细胞的表面生物标记。

 

Nie说，展望未来，这项技术在活体siRNA治疗技术中很有发展前途，这要求开发出可降解的药物载体和无毒性的载体。

 

该研究由美国国家健康研究中心、美国国家科学基金会和乔治亚州癌症联合会提供经费。

 

原文标题：Gene Silencer and Quantum Dots Reduce Protein Production to a Whisper

（生物通 张欢）