rna干扰技术在消化系肿瘤基因治疗中的应用

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1、RNA干扰技术在消化系肿瘤基因治疗中的应用【关键词】RNA干扰小干涉RNA消化系肿瘤基因治疗RNA干扰（RNAinterference，RNAi）是由内源性或外源性双链RNA（doublestrandedRNA，dsRNA）所诱发，高度特异性降解细胞内同源mRNA，使基因沉默的现象。这种现象发生在转录后水平，故又称为转录后基因沉默（posttranscriptionalgenesilencing，PTGS）［1］。RNAi是生物体在进化过程中抵御病毒入侵，抑制由转座子移动或重复序列的积累引起的基因组不稳定的保护机制，另外还是基因

2、表达调控的一条重要途径。小干涉RNA（smallinterferingRNA，siRNA）是指干涉RNAi过程中在细胞内产生的长约21～23核苷酸（nt）的小双链RNA分子，是RNAi发挥功能的重要中间效能分子。RNAi自从1998年发现以来，就以其独特的优势在功能基因组学研究中迅速占有一席之地，迄今已成为基因研究中不可或缺的工具之一，并且随着对其作用机制的逐步了解和应用技术的日渐成熟，已开始应用于疾病防治等多个方面。本文就其机制，主要特征，以及在消化系肿瘤中的研究作一简单综述。1作用机制及主要特征1.1作用机制RNAi在哺乳动

3、物细胞中有两种作用机制：一种是大于30nt的长双链RNA（dsRNA）产生的广泛的、非特异性效应。其机制可能是激活了细胞内的蛋白激酶R和RNA酶L，从而导致了非特异性的细胞凋亡。另一种是21～23nt的短双链RNA（siRNA）产生的相对具体的、特异性效应。目前，RNAi在抗病毒及肿瘤中的研究主要集中在siRNA产生的特异性效应，故下面主要介绍siRNA的作用机制。siRNA的作用机制目前尚未完全阐明，但已基本达成共识，即①dsRNA在细胞内与DICER酶（一种RNAaseIII家族中特异性识别dsRNA的酶）结合，随即被分割成2

4、1～23个核苷酸的短链dsRNA，在这个过程中需要ATP的参与。②分割下来的短链dsRNA即为siRNA，它是RNAi的起始诱导物，与DICER酶形成RNA引导的沉默复合体（RISC），此时RISC无活性，随后，siRNA经历一个依赖ATP的解双链过程激活RISC［2］。③siRNA特异性地识别靶基因转录的mRNA，并引导RISC结合mRNA，RISC中的DICER酶将mRNA切割成21～23个核苷酸片段，此后mRNA被逐步降解，导致不能进行翻译过程，从而引起目的基因沉默，抑制靶基因的表达。④新产生的dsRNA（siRNA）可继续

5、形成RISC复合物进入新一轮RNAi的循环，产生正反馈效应。这一过程需在RNA依赖RNA聚合酶（RdRP）的条件下进行。除上述机制外，转基因真核生物dsRNA还可引起相应基因的甲基化，促使异常RNA产生，最终导致基因沉默［3,4］。1.2主要特征1.2.1高度特异性RNAi严格遵循碱基配对原则，只降解与之同源的基因的RNA，达到阻止基因表达的目的。1.2.2高效性相对很少量的dsRNA分子（数量远远少于mRNA的数量）就能完全抑制相应基因的表达，在哺乳动物中虽没发现扩增效应，但在细胞实验中只需摩尔级浓度的siRNA即可有效抑制目标

6、基因的表达。1.2.3可传递性和可遗传性RNAi抑制基因表达的效应可跨越细胞的界限，甚至可以传播至整个有机体及子代细胞。1.2.4浓度、时间双重依赖性在一定时间内RNAi的效应强度随siRNA的浓度增高而增强，或浓度一定的情况下，随着时间延长，siRNA在细胞内发生正反馈效应，导致浓度增高，使RNAi效应增强。1.2.5ATP依赖性目前研究发现RNAi中至少有2个步骤消耗ATP［5］：DICER酶切割dsRNA成为siRNA并使其5′端磷酸化或胞内磷酸化酶使导入的siRNA5′端磷酸化而使其成为有活性的siRNA的过程；RISC活

7、化即siRNA解双链的过程。2RNAi在消化系肿瘤治疗中的应用肿瘤的发生、发展与原癌基因的激活，抑癌基因的失活，以及凋亡相关基因的异常表达等均有密切的关系。因此我们可以针对这些因素，利用RNAi相关技术在不影响正常基因功能的条件下抑制突变基因表达或基因的表达过量，从而达到基因治疗的目的。另外，肿瘤是多个基因相互作用的基因网络调控的结果，当单一癌基因的阻断不能完全抑制或逆转时，可以设计一种针对同一家族多个基因的保守序列的siRNA分子，便可以同时抑制这一家族的多个基因表达，且抑制效果互不干扰。2.1原癌基因原癌基因是细胞基因组内正常

8、的组成成分，自然状态下无致癌作用，其主要作用是通过编码生长因子等调节正常细胞的生长、分化。原癌基因激活是肿瘤发生的根本原因之一，因此，如何抑制原癌基因的激活成为目前研究肿瘤治疗的热点之一。2.1.1Ras基因Ras基因是目前已知的在人类肿瘤中呈活化