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RNA干擾（RNA interference,，RNAi）是正常生物體內(nèi)抑制特定基因表達(dá)的一種現(xiàn)象，它是指當(dāng)細(xì)胞中導(dǎo)入與內(nèi)源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA（double stranded RNA,，dsRNA）時(shí)，該mRNA發(fā)生降解而導(dǎo)致基因表達(dá)沉默的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平,，又稱為轉(zhuǎn)錄后基因沉默（post-transcriptional gene silencing，PTGS）,。外源dsRNA 進(jìn)入細(xì)胞后產(chǎn)生的小分子干擾RNA（small interfering RNA, siRNA）的反義鏈和多種核酸酶形成了沉默復(fù)合物（RNA-induced silencing complex,，RISC），RISC具有結(jié)合和切割mRNA的作用而介導(dǎo)RNA干擾的過(guò)程,。RNAi具有特異性和性,。這種技術(shù)已經(jīng)成為研究基因功能的重要工具，并將在病毒病,、遺傳性疾病和腫瘤病的治療方面發(fā)揮重要作用,。
近年來(lái),，RNA干擾的研究成為熱點(diǎn)，預(yù)測(cè)未來(lái)10年間zui有可能出重大成果的領(lǐng)域之一,，并被《Science》評(píng)選為2002年度zui重要科技突破的*,。RNAi是細(xì)胞本身固有的對(duì)抗外源基因及其侵害的一種自我保護(hù)現(xiàn)象，是雙鏈RNA（double stranded RNA,，dsRNA）分子在mRNA水平關(guān)閉相應(yīng)序列及基因的表達(dá)使其沉默的過(guò)程,。RNAi技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從基因組學(xué)研究逐步擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域并作為基因治療手段。利用RNAi不僅能提供一種經(jīng)濟(jì),、快捷,、的抑制基因表達(dá)的技術(shù)手段，而且有可能在基因功能測(cè)定和基因治療等方面開(kāi)辟一條新思路,，因此包括動(dòng)物醫(yī)學(xué)在內(nèi)的諸多領(lǐng)域的應(yīng)用也有非常廣闊的前景,。
1.RNA干擾的發(fā)現(xiàn) 1995年，康乃爾大學(xué)的Su Guo博士在試圖阻斷秀麗新小桿線蟲(chóng)（C.elegans）的par-1基因時(shí),，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)意想不到的現(xiàn)象,。她們本想利用反義RNA技術(shù)特異性地阻斷上述基因的表達(dá)，而同時(shí)在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中給線蟲(chóng)注射正義RNA以期觀察到基因表達(dá)的增強(qiáng),，但得到的結(jié)果是二者都同樣地切斷了par-1基因的表達(dá)途徑,。這是與傳統(tǒng)上對(duì)反義RNA技術(shù)的解釋正好相反。該研究小組一直未能給這個(gè)意外以合理解釋,。1998年,，華盛頓卡耐基研究院的Fire和麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Mello在秀麗新小桿線蟲(chóng)中證明上述現(xiàn)象屬于轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默。他們發(fā)現(xiàn)Su Guo博士遇到的正義RNA抑制基因表達(dá)的現(xiàn)象,，以及過(guò)去的反義RNA技術(shù)對(duì)基因表達(dá)的阻斷,，都是由于體外轉(zhuǎn)錄所得RNA中污染了微量雙鏈RNA而引起。當(dāng)他們將體外轉(zhuǎn)錄得到的單鏈RNA純化后注射線蟲(chóng)時(shí)發(fā)現(xiàn),，基因抑制效應(yīng)變得十分微弱,，而經(jīng)過(guò)純化的雙鏈RNA卻正好相反，能夠特異性阻斷相應(yīng)基因的表達(dá),，其抑制基因表達(dá)的效率比純化后的反義RNA至少高2個(gè)數(shù)量級(jí),。該小組將這一現(xiàn)象稱為RNA干擾,。在1999年短短的一年間,發(fā)現(xiàn)RNA干擾現(xiàn)象廣泛存在于從植物,、真菌、線蟲(chóng),、昆蟲(chóng),、蛙類、鳥(niǎo)類,、大鼠,、小鼠,、猴一直到人類的幾乎所有的真核生物中細(xì)胞。2000年,，又先后發(fā)現(xiàn)小鼠早期胚胎中和大腸桿菌中也存在ＲＮＡ干擾現(xiàn)象,。
2.RNA干擾的作用機(jī)制 當(dāng)病毒基因、人工轉(zhuǎn)入基因,、轉(zhuǎn)座子等外源性基因隨機(jī)整合到宿主細(xì)胞基因組內(nèi),，并利用宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時(shí)，常產(chǎn)生一些dsRNA,。宿主細(xì)胞對(duì)這些dsRNA迅即產(chǎn)生反應(yīng),，其胞質(zhì)中的核酸內(nèi)切酶Dicer將dsRNA切割成多個(gè)具有特定長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)的小片段RNA（大約21～23 bp），即siRNA,。siRNA在細(xì)胞內(nèi)RNA解旋酶的作用下解鏈成正義鏈和反義鏈,，繼之由反義siRNA再與體內(nèi)一些酶（包括內(nèi)切酶、外切酶,、解旋酶等）結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物（RNA-induced silencing complex,，RISC）。RISC與外源性基因表達(dá)的mRNA的同源區(qū)進(jìn)行特異性結(jié)合,，RISC具有核酸酶的功能,，在結(jié)合部位切割mRNA，切割位點(diǎn)即是與siRNA中反義鏈互補(bǔ)結(jié)合的兩端,。被切割后的斷裂mRNA隨即降解,，從而誘發(fā)宿主細(xì)胞針對(duì)這些mRNA的降解反應(yīng)。siRNA不僅能引導(dǎo)RISC切割同源單鏈mRNA,，而且可作為引物與靶RNA結(jié)合并在RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase,，RdRP）作用下合成更多新的dsRNA，新合成的dsRNA再由Dicer切割產(chǎn)生大量的次級(jí)siRNA,，從而使RNAi的作用進(jìn)一步放大,，zui終將靶mRNA*降解。
RNAi發(fā)生于除原核生物以外的所有真核生物細(xì)胞內(nèi),。需要說(shuō)明的是,，由于dsRNA抑制基因表達(dá)具有潛在性，任何導(dǎo)致正常機(jī)體dsRNA形成的情況都會(huì)引起不需要的相應(yīng)基因沉寂,。所以正常機(jī)體內(nèi)各種基因有效表達(dá)有一套嚴(yán)密防止dsRNA形成的機(jī)制,。
RNAi干擾現(xiàn)象具有以下幾個(gè)重要的特征：①RNAi是轉(zhuǎn)錄后水平的基因沉默機(jī)制；②RNAi具有很高的特異性,，只降解與之序列相應(yīng)的單個(gè)內(nèi)源基因的mRNA,；③RNAi抑制基因表達(dá)具有很高的效率，表型可以達(dá)到缺失突變體表型的程度，而且相對(duì)很少量的dsRNA分子（數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于內(nèi)源mRNA的數(shù)量）就能*抑制相應(yīng)基因的表達(dá),，是以催化放大的方式進(jìn)行的,；④RNAi抑制基因表達(dá)的效應(yīng)可以穿過(guò)細(xì)胞界限，在不同細(xì)胞間長(zhǎng)距離傳遞和維持信號(hào)甚至傳播至整個(gè)有機(jī)體以及可遺傳等特點(diǎn);⑤dsRNA不得短于21個(gè)堿基,，并且長(zhǎng)鏈dsRNA也在細(xì)胞內(nèi)被Dicer酶切割為21 bp左右的siRNA,，并由siRNA來(lái)介導(dǎo)mRNA切割。而且大于30 bp的dsRNA不能在哺乳動(dòng)物中誘導(dǎo)特異的RNA干擾,，而是細(xì)胞非特異性和全面的基因表達(dá)受抑和凋亡,；⑥ATP依賴性：在去除ATP的樣品中RNA干擾現(xiàn)象降低或消失顯示RNA干擾是一個(gè)ATP依賴的過(guò)程。可能是Diecer和RISC的酶切反應(yīng)必須由ATP提供能量。
3.常用的RNAi的研究策略
3.1直接合成針對(duì)靶基因的siRNA（合成的是RNA,不是DNA）,，通過(guò)轉(zhuǎn)染（有用于siRNA轉(zhuǎn)染的試劑）的方法使之進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，參與到RNAi途徑,，發(fā)揮使靶基因沉默的效應(yīng)。這一方法受轉(zhuǎn)染效率的影響較大,，而且能順利的進(jìn)入RNAi途徑的效率怎么樣,，還有待驗(yàn)證。不過(guò)目前有不少基因的siRNA已經(jīng)有商業(yè)產(chǎn)品,，所以使用時(shí)買來(lái)就可以了,，比較方便。
而且直接合成的siRNA可以進(jìn)行小分子多肽等配體標(biāo)記,，可進(jìn)行體內(nèi)研究,，注入體內(nèi)后，通過(guò)配體的識(shí)別,，被特定的細(xì)胞吸收,，在特定的靶細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)RNAi研究。
3.2構(gòu)建shRNA的質(zhì)粒表達(dá)載體shRNA的質(zhì)粒表達(dá)載體,，轉(zhuǎn)染細(xì)胞,，在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄生成shRNA,利用細(xì)胞內(nèi)的Dicer酶，生成相應(yīng)的siRNA,，發(fā)揮RNAi作用,。
3.3構(gòu)建shRNA的病毒表達(dá)載體 常用的病毒載體有腺病毒載體、腺相關(guān)病毒載體,、慢病毒載體等,，機(jī)制與質(zhì)粒載體相似，利用了病毒感染細(xì)胞效率比較高的特點(diǎn),，解決了用質(zhì)粒載體轉(zhuǎn)染效率低的缺陷,。
4.RNA干擾的應(yīng)用 RNA干擾www.bnbiotech.com現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及其在生物中存在的普遍性，以及RNAi作用機(jī)制和生物學(xué)功能的初步闡明,，為RNAi的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ),。RNAi目前已經(jīng)在功能基因組學(xué)研究、微生物學(xué)研究,、基因治療和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等廣泛的領(lǐng)域里取得了令人矚目的進(jìn)展,，使其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域包括動(dòng)物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在內(nèi)的應(yīng)用有著廣闊的前景。
4.1 研究基因功能的新工具 由于RNAi具有高度的序列專一性和有效的干擾活力,，可以特異地使特定基因沉默,，獲得功能喪失或降低突變，因此可以作為功能基因組學(xué)的一種強(qiáng)有力的研究工具,。已有研究表明RNAi能夠在哺乳動(dòng)物中抑制特定基因的表達(dá),，制作多種表型，而且抑制基因表達(dá)的時(shí)間可以控制在發(fā)育的任何階段,，產(chǎn)生類似基因敲除的效應(yīng),。與傳統(tǒng)的基因敲除技術(shù)相比，這一技術(shù)具有投入少,，周期短,，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，近來(lái)RNAi成功用于構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型的報(bào)道日益增多,，標(biāo)志著RNAi將成為研究基因功能*的工具,。
4.2 病毒性疾病的治療 加州大學(xué)洛杉磯分校和加州理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出使用RNAi技術(shù)來(lái)阻止艾滋病病毒進(jìn)入人體細(xì)胞。這個(gè)研究小組設(shè)計(jì)合成的lenti病毒載體引入siRNA,，激發(fā)RNAi使其抑制了HIV-1的coreceptor-CCR5進(jìn)入人體外周Ｔ淋巴細(xì)胞,，而不影響另一種HIV-1主要的coreceptor-CCR4，從而使以lenti病毒載體為媒介引導(dǎo)siRNA進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生了免疫應(yīng)答,，由此治療HIV-1和其他病毒感染性疾病的可行性大大增加,。RNAi還可應(yīng)用于其它病毒感染如脊髓灰質(zhì)炎病毒等，siRNA已證實(shí)介導(dǎo)人類細(xì)胞的細(xì)胞間抗病毒免疫,，用siRNA對(duì)Magi細(xì)胞進(jìn)行預(yù)處理可使其對(duì)病毒的抵抗能力增強(qiáng),。在zui近*約30個(gè)國(guó)家和地區(qū)散發(fā)或流行的嚴(yán)重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，
