RNA干扰技术及其在医学研究中的应用

RNA干扰(RNAi)是指生物体内利用双链RNA(dsRNA)诱导同源靶基因的mRNA特异性降解,从而导致转录后基因沉默的现象.RNAi主要通过核酸酶Dicer切割dsRNA生成21-23 nt的小干扰RNA(siRNA),继而由siRNA识别并靶向降解同源靶基因mRNA,从而抑制靶基因的蛋白表达.近年来,RNAi技术在医学研究中的广泛应用均取得了显著的基因沉默效果,RNAi以其高特异性、高效性等显著优势将成为研究基因功能的全新手段.文中综述了该技术在医学研究中的应用.     

RNA干涉及其在肿瘤研究中的应用

RNAi是双链RNA介导的转录后基因沉默的过程，是一种高效的高特异性抑制基因表达的新途径。通过双链小干涉RNA(siRNA)与一系列蛋白质结合形成siRNA诱导的沉默复合体(RISC)并活化，然后，RISC对靶基因进行识别、降解。与反义方法相比，siRNA具有更好的抑制效果。RNAi的应用将为癌症的基因治疗提供新的方法。     

重组腺病毒介导RNA干扰人DLK1基因表达的研究

构建抑制人DLK1基因表达的重组腺病毒载体,利用腺病毒载体介导的RNA干扰技术评价其在肝癌细胞株中的基因沉默效应.将针对人DLK1基因的RNAi寡核苷酸序列,连接到腺病毒穿梭质粒中,在含有腺病毒骨架质粒pAdEasy-1的大肠杆菌BJ5183内进行同源重组.重组腺病毒载体在HEK-293细胞中包装扩增,得到高滴度的重组腺病毒.通过绿色荧光蛋白示踪腺病毒的感染效果,并通过荧光实时RT-PCR,western blot的方法证实重组腺病毒能够显著抑制DLK1基因在肝癌细胞株中的表达.     

siRNA沉默survivin增强hNIS转染的鼻咽癌细胞株对~(131)碘的敏感性

目的:研究Survivin特异性小片段干扰RNA(siRNA)能否增强人钠碘同向转运体(hNIS)转染的鼻咽癌细胞株(CNE-2-hNIS)对131碘的放射敏感性.方法:设计并合成针对survivin基因的特异性siRNA,利用脂质体法转染CNE-2-hNIS细胞,通过实时荧光定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)和Westernblot方法检测细胞survivin基因沉默效果.CCK-8、克隆形成实验和Annexin VFITC/PI双染流式细胞仪检测131碘孵育后对细胞增殖和凋亡的影响.结果:SurvivinsiRNA转染CNE-2-hNIS细胞72h后,细胞的survivin基因mRNA和蛋白表达明显降低,Si-survivin组较SiRNA-NC组细胞增殖率降低,131碘孵育后,Si-survivin组较SiRNA-NC组细胞增殖率降低,凋亡率增高,差别有统计学意义(P0.05).结论:Survivin特异性siRNA能显著沉默CNE-2-hNIS细胞的survivin基因的表达,增加CNE-2-hNIS对131碘的放射敏感性.     

RNAi技术及其应用

RNAi技术是指向特异的靶基因中导入双链RNA从而导致靶基因沉默的一种新技术.RNAi在调节转录后的基因表达水平方面有其独特的作用特点,随着研究的深入,具有广阔的应用前景.用RNAi技术调节基因表达在对不同生物基因功能的研究中已广泛应用.文中简要综述了RNAi技术的研究历史、研究进展和应用前景.     

靶向肿瘤多药耐药基因mdr1的siRNA的构建与鉴定

mdr 1基因及其表达产物P-gp是引起肿瘤细胞多药耐药(MDR)的主要原因,抑制mdr 1基因的表达可用于逆转MDR.RNAi可用于特异抑制靶基因的表达,本研究的目的是构建获得可特异有效靶向mdr 1基因的siRNA元件.应用siRNA设计软件与mRNA结构分析软件设计构建了3个分别靶向mdr 1基因mRNA环结构和茎结构的siRNA元件,同时构建了携带mdr1基因序列的luc报告质粒,通过siRNA表达质粒与携带靶序列的报告质粒的共转染抑制实验检测不同siRNA的抑制效率,结果显示靶向环结构siMDR1B具有较好的抑制效率和特异性.进一步将siMDR1B表达载体与mdr1基因表达载体共转染细胞,应用免疫流式细胞术检测显示,相比对照细胞,siMDR1B可显著抑制其转染后mdr1基因产物P-gp蛋白的表达活性.同时采用CCK-8细胞活性检测试剂评价了siMDR1B对细胞活性的影响,结果显示siMDR1B不会影响细胞活性,具有良好的特异性.本研究获得的可有效靶向mdr 1基因的siRNA元件可为进一步开展逆转MDR研究提供重要基础.     

siRNA干扰Survivin基因对结肠癌生物学特性影响

向结肠癌SW480细胞中导入针对Survivin基因的siRNA,研究RNA干扰对SW480细胞增殖和凋亡的影响,为结肠癌的基因治疗提供实验依据,同时寻求新的、有效的RNA干扰片段.设计3条特异性干扰靶向Survivin基因的siRNA,转染24,48,72h后,Western蛋白印迹法检测Survivin蛋白变化,同时噻唑蓝(MTT)法检测细胞增殖.3条siRNA分别作用于SW480细胞,转染24,48,72h后,3组Survivin蛋白表达均出现下调(P<0.05),在48h时达到顶峰,抑制率分别为66.5%±2.1%,49.6%±2.8%和47.8%±3.1%,差异具有统计学意义(P<0.05);MTT法显示Survivin基因沉默后,细胞增殖受到明显抑制.脂质体所介导的体外Survivin siRNA,能有效地沉默结肠癌细胞的Survivin基因,从而抑制结肠癌细胞的增殖和促进细胞的凋亡,特别是针对保守区域设计的靶向siRNA.干扰效果更为显著.     

PC12细胞诱导的神经缺血细胞Smad7-siRNA及沉默效果的检测

目的探讨诱导PC12细胞分化的神经细胞靶向沉默Smad7基因特性,同时进行沉默效果检测.方法以Smad7基因为靶目标,设计合成3条siRNA序列,进行细胞转染,利用Real time-PCR和Western blot技术检测沉默效果,筛选出最有效的干扰序列,同时检测出最佳的转染浓度和转染时间.结果针对Smad7基因设计合成及筛选出靶向沉默Smad7基因的干扰序列(siRNA1);siRNA1的最佳转染浓度是4μg/mL;siRNA1的最佳转染时间是24 h;siRNA1对Smad7的抑制效果优于其他干扰序列.结论 siRNA1能有效沉默Smad7基因;lipofectamineTM2000可成功将siRNA1转染至神经细胞,转染效率较高;利用siRNA技术能有效抑制神经细胞.     

腺病毒载体介导的GFP在鸡胚成纤维细胞中的表达及RNA干涉

鸡胚成纤维细胞（CEF）是多种动物及人类病毒的易感细胞;也是研究鸡的基因组功能的理想材料．本试验的目的是研究非复制型腺病毒载体对CEF的转染效率及安全性;并建立在CEF细胞中进行RNAi的技术平台．采用GFP重组非复制型腺病毒载体（Ade-GFP）转染CEF细胞：结果证明0．1．2000 MOI Adv-GFP均可转染CEF细胞并表达GFP;转染后16h开始出现GFP阳性细胞：胞核与胞浆可见明亮的荧光：荧光细胞数量及荧光强度在24～36h达到高峰：以后逐渐衰减;约180h全部消失;转染效率最高为22.3％;形态学观察及流式细胞仪测定结果显示：Adv-GFP转染的CEF细胞未见细胞病变;多数转染组细胞活力不受影响：说明用Adv-GFP携带外源转染CEF细胞是安全可行的;用脂质体转染试剂转染化学合成的GFP-siRNA;成功地干涉了腺病毒载体介导的GFP基因在鸡胚成纤维细胞的表达：干涉效率为85％：证明了鸡胚成纤维细胞中存在RNAi机制：为进一步利用非复制型腺病毒载体递送siRNA在CEF细胞内进行RNAi的研究奠定了基础．     

腺病毒介导的TRF2 RNAi表达载体诱导MCF-7细胞凋亡的研究

选择针对人TRF2 mRNA的特异性siRNA靶序列,设计、合成其相应的双链DNA,并构建成表达siRNA-TRF2的重组腺病毒载体rAd-shRNA-TRF2,转染人乳腺癌MCF-7细胞,以Western印迹法检测MCF-7细胞TRF2蛋白表达、MTT比色法绘制MCF-7细胞生长曲线、流式细胞仪检测细胞凋亡情况.实验结果表明:重组腺病毒载体rAd-shRNA-TRF2构建成功,转染MCF-7细胞后可明显抑制TRF2基因的表达,并抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡.说明通过RNAi技术抑制TRF2基因表达,进而诱导肿瘤细胞凋亡可能用于肿瘤的基因治疗.     

靶向hnRNP K基因siRNA的筛选及其对精原细胞存活的影响

利用免疫细胞荧光、RNA干涉(RNA interfere,RNAi)、qRT-PCR、Western blot及细胞计数等方法,设计合成三对小分子干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)(siRNA-hnRNP K-1,2,3),对小鼠精原细胞中内源性的不均一性核糖核蛋白K(Heterogeneous ribonucleoproteins K,hnRNP K)进行敲低并对其沉默效率进行筛选,研究其对小鼠精原细胞存活的影响.结果表明,siRNA-hnRNP K-3对小鼠精原细胞具有80%以上的沉默效率,转染后发现细胞数目明显减少,说明沉默hnRNP K基因的表达对小鼠精原细胞的存活有显著影响.     

RNAi技术研究进展

RNAi是由双链RNA引起的基因沉默现象，它通过降解具有同源序列的mRNA起作用，特殊设计的siRNA能使目的基因发生特异性沉默．目前，获得siRNA已经非常方便，导入方式最常用的是微注射．RNAi技术有编码区RNAi和启动子区RNAi两大类，均可以产生类似基因敲除的功能。在家蚕功能基因的研究中已经使用了这种方法．随着RNAi技术的不断进步，RNAi可广泛地应用到功能基因组学，药物靶点筛选，疾病治疗等方面．     

RNAi-mediated gene silencing in non-human primates

The opportunity to harness the RNA interference (RNAi) pathway to silence disease-causing genes holds great promise for the development of therapeutics directed against targets that are otherwise not addressable with current medicines. Although there are numerous examples of in vivo silencing of target genes after local delivery of small interfering RNAs (siRNAs), there remain only a few reports of RNAi-mediated silencing in response to systemic delivery of siRNA, and there are no reports of systemic efficacy in non-rodent species. Here we show that siRNAs, when delivered systemically in a liposomal formulation, can silence the disease target apolipoprotein B (ApoB) in non-human primates. APOB-specific siRNAs were encapsulated in stable nucleic acid lipid particles (SNALP) and administered by intravenous injection to cynomolgus monkeys at doses of 1 or 2.5 mg kg(-1). A single siRNA injection resulted in dose-dependent silencing of APOB messenger RNA expression in the liver 48 h after administration, with maximal silencing of >90%. This silencing effect occurred as a result of APOB mRNA cleavage at precisely the site predicted for the RNAi mechanism. Significant reductions in ApoB protein, serum cholesterol and low-density lipoprotein levels were observed as early as 24 h after treatment and lasted for 11 days at the highest siRNA dose, thus demonstrating an immediate, potent and lasting biological effect of siRNA treatment. Our findings show clinically relevant RNAi-mediated gene silencing in non-human primates, supporting RNAi therapeutics as a potential new class of drugs.     

慢病毒介导的HPV16-E7基因RNAi细胞模型的建立

 建立HPV16-E7基因的RNAi细胞模型,可为进一步研究HPV16-E7蛋白作用及致癌机制提供物质前提。选择HPV16-E7基因特异的siRNA片段,构建慢病毒siRNA重组表达载体,经293FT病毒包装细胞转染产生重组病毒,并以此感染HPV16阳性SiHa宫颈癌细胞、抗菌素筛选和分子生物学鉴定,建立了稳定表达HPV16-E7-siRNA的RNAi细胞模型。该细胞模型,对目标基因（E7）表达的抑制效率,也以蛋白免疫印迹和RT-PCR确证。由此得出,利用慢病毒载体和HPV16-E7基因特异的siRNA片段,可以建立一种稳定、有效和可行的RNAi细胞模型,为进一步研究E7蛋白的作用及致癌机制奠定了重要的物质基础。     

TGFβ1shRNA靶向抑制离体胎鼠肺成纤维细胞TGFfβ1基因表达

目的:探讨自行设计的TGFβ1shRNA对离体胎鼠肺成纤维细胞TGFβ1基因表达的干扰作用,为研究纤维化病变的基因治疗提供技术基础和依据.方法:原代培养胎鼠肺成纤维细胞,并建立细胞高氧损伤模型.针对大鼠TGFβ1基因mRNA序列,设计、合成携带3条TGFβ1shRNA绿色荧光蛋白融合表达质粒载体,并设阴性质粒组和空白组为对照,通过JetPEI包裹分别转染上述高氧损伤的胎鼠肺成纤维细胞.转染后24、48和72 h收集细胞,在荧光显微镜下观察干扰效果,采用实时荧光定量PCR检测TGFβ1基因表达情况,并计算干扰效率.结果:①成功培养胎鼠肺成纤维细胞,并建立细胞高氧损伤模型;②荧光显微镜下观察,可见转染后24、48和72 h TG-Fβ1shRNA质粒组细胞绿色荧光强度均明显弱于阴性质粒组细胞,空质粒载体组未产生绿色荧光;荧光定量PCR检测转染后胎鼠肺成纤维细胞TGFβ1 mRNA表达量,转染后24、48和72 hTGFβ1shRNA质粒组TGFβ1 mRNA表达量均显著低于阴性质粒组(P<0.01),其基因干扰效率则依次递减,分别为97.3%、96.9%和71.7%.结论:本研究证明自行设计的TGFβ1shRNA转染胎鼠肺成纤维细胞后24、48和72 h均能够高效干扰TGFβ1基因的表达,其基因干扰效率呈现一定的时间依赖性.     

大鼠血管内皮细胞siRNA转染条件的优化

目的:旨在优化siRNA转染大鼠血管内皮细胞的转染条件.方法:将0.75μL和1.5μL的脂质体LipofectamineTM3000分别与20、40、60、80nmol带荧光标记的FAMsiRNA组合,转染6、12、18、24h后,用荧光显微镜计数阳性细胞率、MTT法检测各浓度条件下内皮细胞的存活率,筛选最优转染条件.结果:(1)转染12h后,用荧光显微镜检测20、40、60、80nmol各组,均可观察到绿色荧光(2)siRNA浓度为60nmol/L,脂质体为1.5μL的组合转染效率最高,继续增加siRNA的浓度,转染效率提高不明显.(3)转染时间超过24h,各组细胞荧光减弱,细胞死亡率显著增加.结论:结果表明,以1.5μL LipofectamineTM3000与60nmol/L的siRNA浓度组成转染混合物转染12h可以实现对大鼠血管内皮细胞高效转染并保持较高的细胞活性.     

Intracellular siRNA delivery with novel spermine based surfactants

The design and development of safe and effective multifunctional siRNA delivery systems are critical for clinical application of RNAi therapeutics. Here we evaluated eight new spermine-based surfactant multifunctional carriers for siRNA delivery. These carriers complexed with siRNA forming stable compact nanoparticles with sizes around 100 nm. The multifunctional carriers mediated higher intracellular siRNA transfection than Lipofectamine-2000. The siRNA nanoparticles of the multifunctional carriers exhibited low cytotoxicity as shown by MTT assay. Three of the eight multifunctional carriers showed higher silencing efficiency than Lipofectamine-2000 in both U87-Luc cells and CHO-GFP cells. SKAHCO showed the highest siRNA delivery efficiency among the carriers. It resulted in 84.6±5.5% silencing of luciferase activity in U87-Luc cells, much higher than that (62.8± 3.4%) from Lipofectamine-2000. In conclusion, the spermine based multifunctional carriers are promising for highly efficient intracellular siRNA delivery.     

siRNA分子设计研究进展

为了设计高效的siRNA（Short interfering Ribonucleic Acid）分子、最大限度地减少siRNA分子的脱靶效应（off-target effects），siRNA分子设计已经成为热门研究领域。siRNA分子设计主要是基于序列和能量特征，以及靶标的二级结构特征，基于这些特征设计的siRNA分子已经有了较高的抑制基因表达的效率。RNAi（RNA interference）在
基因发现以及疾病治疗领域已有非常广泛的应用，就siRNA分子设计近年的研究进展作一综述，为今后siRNA研究提供参考。