最新Nature发布RNA干扰技术专题

　　

生物通报道：小RNA个头虽小但却是重量级的角色，从发现了原核生物的RNA沉默系统，到发现新类型的小分子RNA，从2006年诺贝尔医学/生理学奖花落RNA干扰，到世界首例RNAi临床实验初获成功，小分子RNA在生命科学界占据了稳稳的位置。

这一在1998年由Fire首次发现并命名转录后水平的基因静默技术经过二十年的发展，取得了巨大进展，除了被《Science》杂志评为2002年的十大科学成就之首，在技术上突破，RNAi技术在治疗方面也具有巨大的潜力，据称这一技术在抗肿瘤药物开发领域就具有100亿美元市场。

最近两年，microRNA已经从基础研究迅速转化至临床研究，成为转化医学研究的一个杰出范例。它不仅在肿瘤、心血管、免疫、炎症、感染、退行性等疾病中占有十分重要的地位，成为这些疾病发病和筛查的标记分子；而且还可以作为新药发现、防治疑难重症的靶分子，并已取得十分可喜的进展。

目前，约5000种已经被鉴定的microRNA在开展新药的研发工作，应用于广阔的领域。比如说，来自Eastern Virginia医学院的科学家正在研究microRNA对发育的调控，微生物与分子细胞生物学系的Aurora Esquela-Kerscher博士发现let-7microRNA家族分子在细胞生长和分化过程中发挥关键的作用。在胚胎发育早期，这些microRNA分子发挥关键的作用，一旦出现异常就可能导致癌症发生。

而哈佛大学医学院的助理教授Kai-Christian Sonntag博士在研究microRNA与其他疾病间的关联，他在探索帕金森的发病机理，比如说，由于microRNA失调导致信号传导发生问题，导致帕金森病的发生。目前，他们已经发现正常者与帕金森患者microRNA调控的差异所在。另外西奈山医学院的研究者则尝试用人造的miRNA结合物阻断或是激活内源性microRNA的活性。

这些都说明了小RNA在疾病治疗等方面的系列突破，最新一期（4月22日）Nature杂志的技术特写专栏就以此为主题，发布了“RNA interference: Homing in on delivery”等4篇文章，着重描绘了RNA干扰在治疗，生物标记等方面的新成果。

传递途径

虽然小RNA研究在过去二十年里得到了长足的发展，但是研究人员依然认为体内小RNA分子的传递问题是一个重要的挑战，来自麻省理工MIT，以及Alnylam Pharmaceuticals这家最早利用RNAi技术的公司的奠基人：Phillip Sharp博士就表示，“这仍然是目前最重要的革新领域”，也是将小RNA从基础研究领域转换到活哺乳动物疾病治疗方面的一个大的绊脚石。

在许多RNA治疗实验中，研究人员将合成的寡核苷酸传递到体内目标细胞中去，利用的是靶向试剂，化学修饰，或者直接传递的方式，为了验证这些方法的有效性，一些公司，比如Alnylam，Santaris Pharma（总部位于丹麦的赫斯霍尔姆），以及Tekmira Pharmaceuticals（加拿大伯纳比）等机构展开了各种临床实验。另外一种方法是不仅将遗传物质靶定到细胞中，而且还直接送入细胞核，利用细胞的转录机制获得小RNA前体，这些大多数的方法都需要修改病毒载体，尤其是慢病毒，一些研究机构也进行了临床实验，比如杜克大学进行了转移性黑色素瘤的治疗实验，以及Hope's Helford临床研究医院展开了HIV感染治疗研究，后者利用的是Benitec生物技术公司提供的病毒载体。

来自斯坦福发现的Mark Kay表示，最佳方法需要考虑目标组织和靶向基因——Mark Kay正在从事不同类型的传递机制。寡核苷酸到达细胞质就能起作用，但是遗传物质必须进入细胞核才能被转录，遗传载体与寡核苷酸相比，有几个方面的优势：基因表达敲除水平可能更高；可能只需要一次性治疗（如果剂量能通过转录来位置，而寡核苷酸则会最终降解，并且在细胞分裂的时候，载体也会复制）；即使细胞快速分裂，小RNAs的剂量也可以保持恒定。

但是许多公司依然采用的是合成寡核苷酸，因为寡核苷酸与传统药物的工作原理相似，Kay说，“利用病毒载体很难控制这些遗传物质的开与关”，“而合成性的RNA则是你给一次剂量，就是一次”，然而即使是想要向细胞质中注入足量的RNA（一些情况下，采用的是DNA或者混杂的寡核苷酸），这依然是一种挑战。因此这些物质带电高，比传统的小分子药物要重10－30倍，所以寡核苷酸要进入细胞并不容易，而且核酸酶也会将它们切成片段，很快从尿液中被排出。

一些公司为了解决这个问题，开发了包囊技术，利用这种方法将寡核苷酸包裹到不同的纳米粒子中，使得这些分子免受核酸酶的降解，而且还可以直接送到靶标组织。

而近期来自加州技术学院化学工程系，David Geffen医学院病理系的研究人员更是在Nature杂志上发表文章，首次证明了siRNA可以利用纳米颗粒被系统性靶向打到一个固体肿瘤上，目前该实验已经进入临床一期试验阶段，研究人员用一个纳米颗粒传递系统将siRNA转运到固体肿瘤癌细胞内，通过肿瘤组织活检来检查这个纳米传递系统的有效性。这一siRNA调控其目标mRNA的定向靶标，从而还能降低蛋白水平，这证明该技术作为一种用于人类的治疗方法的潜力。

（图片来源：Calando Pharmaceuticals公司。这种包含有siRNA的纳米粒子能靶向癌细胞，由铁传递蛋白（粉红色），水溶性聚合物（金色），以及稳定结构（黑色）组成。）

这种纳米颗粒与其它公司的纳米颗粒相似，都具有不同的组成成分，包括可以包裹RNA，靶向特异性细胞类型，以及促进结构稳定和防止聚合的结构，每种结构都是精确组织和优化过的。

这种包囊技术已被多家机构检测，比如麻省的RXi Pharmaceuticals公司利用的是酵母细胞壁成分，Tekmira公司则是采用了一种稳定的核酸-脂质结构（nucleic-acid–lipid particles，SNALPs），并且有许多不同的脂质可用于包裹小RNAs。上个月这家公司宣布将与辉瑞合作，评估SNALP技术。同一个月，Alnylam公司也宣布了一种基于脂质的siRNAs包裹技术，这一技术由Alnylam公司与MIT合作完成，可以在啮齿动物中同时沉默10个靶标基因。不过目前谁也不知道这些技术中哪些会成功。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Technology Feature
RNA interference: Homing in on delivery
The scientific community now seems convinced that small RNAs will become therapies, if new tools can help these large molecules to make it safely into cells. Monya Baker reports.
doi:10.1038/4641225a

RNA interference: From tools to therapies
doi:10.1038/4641225b

RNA interference: MicroRNAs as biomarkers
doi:10.1038/4641227a

RNA interference: Table of suppliers
doi:10.1038/4641229a