多靶向RNA干扰技术在基因治疗中的应用与前景

RNA干扰(RNA interference,RNAi)通过转录后基因沉默效应特异性抑制靶基因的表达,其沉默机制的高效性、特异性及稳定性使这项技术成为生物医学领域研究基因治疗的重要工具。阐述RNAi技术的特点和RNAi疗法的现状,特别是多靶小干扰RNA(small interference RNA,siRNA)目前的发展态势及其各种结构性修饰,通过使用这些结构修饰的siRNA提高基因沉默的效率,将有助于提高疗效。但该技术在广泛应用于临床之前,仍存在一些亟待解决的问题与面临的挑战,需进一步研究。     

慢病毒载体介导RNAi的研究进展

RNAi通过双链RNA的介导,特异性阻抑相关序列的表达,从而导致转录后水平的基因沉默.广泛存在于真菌、植物和动物等真核生物中.慢病毒载体是理想的真核细胞基因转移工具,被广泛应用于相关的RNAi研究领域,例如抗病毒研究、癌症及其治疗、遗传性疾病的治疗、基因治疗.现已发现,慢病毒载体能够介导组织特异、时间特异的RNAi,在疾病的基因靶向性治疗上必有广阔的前景.     

RNA干扰及其在植物代谢工程中的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种高效的、序列特异的基因沉默现象。本文介绍了RNA干扰的发现及其干扰机制,阐明RNA干扰可在发现代谢途径中的新基因并验证其功能、改善植物营养价值、提高植物抗性、创造新种质等方面发挥重要作用。     

RNA干扰敲减FucT VII表达抑制人结肠癌细胞HT-29和HUVECs的粘附能力

 探讨利用RNA干扰（RNAi）技术抑制岩藻糖基转移酶Ⅶ（FucT Ⅶ）表达对人结肠癌细胞HT-29与人脐静脉内皮细胞（HUVEC）粘附能力的影响及其机制.本课题构建3对针对FucT Ⅶ基因的RNAi表达载体,并将其转染入人结肠癌细胞HT-29,Western 印迹检测FucT Ⅶ及其下游产物sLeX蛋白的变化;实时PCR 检测FucT Ⅶ mRNA表达的变化;玫瑰红染色法检测RNAi 对HT-29与HUVECs细胞粘附能力的影响.结果显示,3对FucT Ⅶ siRNA表达载体均可有效抑制HT-29细胞FucT Ⅶ mRNA和蛋白表达,以pSilencer 2.0 FucT Ⅶ 2最为有效;与空白细胞组比较,转染pSilencer 2.0-FucT Ⅶ的HT-29细胞表面sLeX表达水平明显下降,以pSilencer 2.0-FucT Ⅶ 2最为显著;RNA干扰FucT Ⅶ表达后HT 29细胞和HUVEC之间的粘附能力明显受到抑制.研究表明,RNAi靶向沉默HT-29细胞中FucT Ⅶ基因表达可显著降低其下游产物sLeX的合成,进而抑制HT-29细胞与HUVECs的粘附能力.     

RNAi Transfection Results in Lipidome Changes

RNAi experiments are ubiquitously used in cell biology and are achieved by transfection of small interfering RNAs (siRNAs) into cells using a transfection reagent. These results in knock‐down of proteins of interest, and the phenotypic consequences are then analyzed. It is reported here that two common RNA interference (RNAi) transfection reagents, DharmaFECT 1 and INTERFERin, in mock transfections using non‐targeting siRNAs, cause alterations in the lipidome of HeLa cells. Some lipids change in response to both, presumably chemically different, transfection reagents, while other lipid species change only in response to one of the reagents. While the functional implications of these lipidomic alterations remain to be investigated, the authors' experiments suggest that it is important to use appropriate mock transfection controls during RNAi experiments, ideally complemented by an orthogonal perturbation, especially when investigating membrane‐associated phenomena.     

An Altered Method of Feeding RNAi That Knocks Down Multiple Genes Simultaneously in the Nematode Caenorhabditis elegans

In reverse genetics, RNA interference (RNAi) which is substitutable for gene-disruption, is an outstanding method for knockdown of a gene’s function. In Caenorhabditis elegans, feeding RNAi is most convenient, but this RNAi is not suitable for knockdown of multiple genes. Hence, we attempted to establish an efficient method of feeding RNAi for multiple knockdown. We produced bacteria yielding three distinct double-stranded RNAs bound to one another, and fed those bacteria to C. elegans. Quantitative RT-PCR and observation of phenotypes indicated that our method is much more efficient than the traditional one. Our method is useful for investigating genes’ functions in C. elegans.     

两种高效 RNA 干涉载体系统的构建及应用

在真核细胞基因功能研究中, RNA 干涉 (RNAi) 已成为一种强有力的选择性沉默基因表达的实验工具. 建立一套可在哺乳动物培养细胞中高效、经济地表达 siRNA 的载体系统是 RNA 干涉研究的必要前提之一. 从 HepG2 细胞基因组 DNA 中克隆得到 H1 全长启动子 (374 bp),以之为基础构建了两套 RNA 干涉载体系统, pSL 和带有绿色荧光蛋白 (EGFP) 标签的 pESL ,并对 p53 基因进行了相应的 RNA 干涉研究. 干涉质粒瞬时转染 HepG2 细胞后,分别利用半定量 RT-PCR 和蛋白质印迹检测 p53 表达水平. 与商品化载体 pSilencer^TM 3.1-H1 hygro 相比, pSL 和 pESL 对 p53 基因表达具有更高的干涉效率. 结果显示：干涉载体 pSL 和 pESL 能高效特异地下调目的基因表达,可作为哺乳动物中基因功能分析的有效工具.     

条件性RNA干扰技术研究进展

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种由与靶基因同源的双链RNA引起的,具有序列特异性的转录后基因沉默技术。目前,RNAi已被广泛应用于基因功能的研究中。为了使基因沉默具有时空特异性,可以通过构建基于Cre重组酶的Cre/lox P系统、可被小分子药物诱导的Tet诱导系统以及两者组合形成的高级诱导RNAi系统来条件性的控制小发夹状RNA(sh RNA)的表达,使其靶基因的表达可受外界调控,在特定组织细胞中或者特定的生长发育时期被抑制,从而更好地进行基因功能研究。目前,条件性RNAi基因沉默策略具有多样化,精确性和组合式的特点。本文就条件性RNAi基因沉默技术的多元策略做一综述。     

Rigid nanoparticle-based delivery of anti-cancer siRNA: Challenges and opportunities

Gene therapy is a promising strategy to treat various genetic and acquired diseases. Small interfering RNA (siRNA) is a revolutionary tool for gene therapy and the analysis of gene function. However, the development of a safe, efficient, and targetable non-viral siRNA delivery system remains a major challenge in gene therapy. An ideal delivery system should be able to encapsulate and protect the siRNA cargo from serum proteins, exhibit target tissue and cell specificity, penetrate the cell membrane, and release its cargo in the desired intracellular compartment. Nanomedicine has the potential to deal with these challenges faced by siRNA delivery. The unique characteristics of rigid nanoparticles mostly inorganic nanoparticles and allotropes of carbon nanomaterials, including high surface area, facile surface modification, controllable size, and excellent magnetic/optical/electrical properties, make them promising candidates for targeted siRNA delivery. In this review, recent progresses on rigid nanoparticle-based siRNA delivery systems will be summarized.     

利用RNAi抑制PARs防治脑缺血性损伤的实验研究

目的:利用RNA干扰技术,通过重组腺病毒导入,抑制脑组织中PARs基因的表达,观察神经功能缺陷评分、缺血脑组织梗死体积的变化,为缺血性脑血管疾病的基因治疗提供实验依据。方法:雄性Wistar大鼠随机分组,以重组腺病毒介导的无序PARs基因shRNA片段、生理盐水进行干预,干预3天后以线栓法建立Wistar大鼠大脑中动脉永久闭塞模型,各组分别于线栓后24h、72h进行神经功能缺陷评分并断头取脑,应用4%TTC染色测脑梗死体积。结果:1.缺血后24h、72h同一时间点:①实验组分别与对照组、生理盐水组对比,神经功能缺陷评分明显降低(P<0.05),脑梗死体积明显减小(P<0.05);②对照组与生理盐水组对比,神经功能缺陷评分、脑梗死体积无明显差异(P>0.05)。2.各组组内缺血后24h、72h对比,神经功能缺陷评分、脑梗死体积各组均有明显差异(P<0.05)。结论:重组腺病毒介导的RNAi能有效抑制脑组织中PARs基因的表达,缩小脑梗死体积,改善神经功能缺陷评分。     

转基因RNAi技术在动物抗病毒育种中的应用

病毒对动物和人类健康都是极大的威胁,抗病毒疫苗虽然能在一定程度上预防病毒病,但目前几乎还不能对变异的传染病进行抗病毒治疗。尽管RNA干扰研究到目前才短短十几年,其作用机理已基本清楚。RNAi能够非常有效的抑制病毒体内复制,其介导的抗病转基因动物的研究相继取得了阶段性进展,抗疯牛病转基因羊和牛,抗内源性逆转录病毒猪以及抗核型多角体病毒病的转基因家蚕已经成功获得。尽管如此,目前的研究主要还是集中在细胞水平及小鼠模型方面,获得的转基因动物种类和数量有限,但为培育动物抗病毒品种提供了理论依据和技术支撑。随着转基因技术的不断的进步和成熟, RNA干扰技术将成为动物抗病毒育种中最有应用前景的方法之一。     

慢病毒GV115-AIF siRNA 重组表达系统的构建及鉴定

目的:构建高效的慢病毒GV115-AIF si RNA重组表达系统。方法:根据目的基因AIF以及RNA干扰序列设计原则,利用设计软件设计了3个可能的AIF si RNA序列。应用全基因合成技术和亚克隆技术构建GV115-AIF si RNA重组质粒,并采用聚合酶链反应技术(PCR技术)和基因测序技术对GV115-AIF si RNA重组质粒鉴定。利用GV115病毒包装辅助p Helper 1.0质粒和p Helper 2.0质粒进行病毒包装。病毒包装后转染人胚肾293T细胞,通过应用逆转录定量PCR技术(RT-PCR技术)检测转染后对人胚肾293T细胞中AIF基因的敲减效率,筛选最高效的AIF si RNA基因序列。结果:GV115-AIF si RNA质粒PCR鉴定显示位于341bp附近的条带。测序结果与设计的基因序列完全吻合。3个可能的AIF si RNA序列中基因敲减效率最高的可达到88.3%。结论:成功构建高效的慢病毒GV115-AIF si RNA重组表达系统。     

RNAi靶向VP2基因抑制中蜂囊状幼虫病毒在中华蜜蜂幼虫体内复制研究

中蜂囊状幼虫病(Chinese sacbrood disease,CSBD)是造成中华蜜蜂患病死亡的主要原因之一,目前尚无有效的治疗方法。为了研究靶向中蜂囊状幼虫病毒(Chinese sacbrood virus,CSBV)结构蛋白VP2基因的siRNA介导的RNA干扰(RNA interference,RNAi)作用和其对CSBV在中华蜜蜂幼虫体内复制的影响,设计合成针对CSBV VP2基因的特异性siRNA,以100 nM的浓度与pEGFPN1-VP2-CSBV融合表达载体共同转染至293T细胞中,通过荧光显微镜和流式细胞仪观察和分析siRNA在体外对CSBV VP2基因表达的干扰效果。同时,将siRNA(1μg/μL)和1×10~7拷贝数的CSBV共同饲喂2日龄中华蜜蜂幼虫,检测幼虫体内CSBV拷贝数和幼虫存活率,研究siR-NA对中华蜜蜂幼虫体内CSBV复制的影响。荧光结果显示,在293T细胞中siRNA能抑制CSBV VP2蛋白的表达,并且通过流式细胞仪检测分析发现干扰效果接近40%。幼虫饲喂实验表明,饲喂siRNA组在各时间点幼虫体内CSBV拷贝数均低于CSBV对照组,且在摄入siRNA后感染CSBV的幼虫存活率明显上升,与CSBV组差异极显著(P<0.01)。通过本研究,证明了针对CSBV结构蛋白VP2基因的特异性siRNA能够介导产生RNAi,影响CSBV在中蜂体内的复制,为深入研究CSBV VP2基因的功能和研发抗CSBV生物制剂提供了理论基础。     

Predicting siRNA activity based on back-propagation neural network

RNA interference (RNAi) is a phenomenon of gene silence induced by a double-stranded RNA (dsRNA) homologous to a target gene.RNAi can be used to identify the function of genes or to knock down the targeted genes.In RNAi technology,19 bp double-stranded short interfering RNAs (siRNA) with characteristic 3' overhangs are usually used.The effects of siRNAs are quite varied due to the different choices in the sites of target mRNA.Moreover,there are many factors influencing siRNA activity and these factors are usually nonlinear.To find the motif features and the effect on siRNA activity,we carried out a feature extraction on some published experimental data and used these features to train a backpropagation neural network (BP NN).Then,we used the trained BP NN to predict siRNA activity.     

针对SARS冠状病毒重要蛋白的siRNA设计(英)

RNA干涉(RNA interference, RNAi)是一种特异性地导致转录后基因沉默的现象,在哺乳动物细胞中小分子干扰RNA双链体(small interfering RNA duplexes, siRNA duplexes)可以有效地诱导RNAi现象,为一些疾病的治疗开辟了新的途径.针对SARS冠状病毒(SARS coronavirus, SARS-CoV)中编码5个主要蛋白质的基因,用生物信息学的方法设计了348条候选siRNA靶标.在理论上,相应的siRNA双链体能特异地抑制SARS-CoV靶基因的表达,同时不会影响人体细胞基因的正常表达,这为进一步siRNA类药物的实验研究提供了理论基础.     

针对SARS冠状病毒重要蛋白的siRNA设计(英文)

NA干涉 (RNAinterference ,RNAi)是一种特异性地导致转录后基因沉默的现象 ,在哺乳动物细胞中小分子干扰RNA双链体 (smallinterferingRNAduplexes ,siRNAduplexes)可以有效地诱导RNAi现象 ,为一些疾病的治疗开辟了新的途径 .针对SARS冠状病毒 (SARScoronavirus ,SARS CoV)中编码 5个主要蛋白质的基因 ,用生物信息学的方法设计了3 48条候选siRNA靶标 .在理论上 ,相应的siRNA双链体能特异地抑制SARS CoV靶基因的表达 ,同时不会影响人体细胞基因的正常表达 ,这为进一步siRNA类药物的实验研究提供了理论基础     

Predicting siRNA activity based on back-propagation neural network

RNA interference (RNAi) is a phenomenon of gene silence induced by a double-stranded RNA (dsRNA) homologous to a target gene. RNAi can be used to identify the function of genes or to knock down the targeted genes. In RNAi technology, 19 bp double-stranded short interfering RNAs (siRNA) with characteristic 39 overhangs are usually used. The effects of siRNAs are quite varied due to the different choices in the sites of target mRNA. Moreover, there are many factors influencing siRNA activity and these factors are usually nonlinear. To find the motif features and the effect on siRNA activity, we carried out a feature extraction on some published experimental data and used these features to train a back-propagation neural network (BP NN). Then, we used the trained BP NN to predict siRNA activity. __________ Translated from Acta Biophysica Sinica, 2006, 22(6): 429–434 [译自: 生物物理学报]