RNAi技術突破：siRNA體內傳遞機制

小RNAs如何進入哺乳動物細胞？

一切開始于花：上個世紀90年代挪威的研究人員發現在矮牽牛（petunias）中有一種特殊的基因的額外拷貝可以抑制其活性，而不是如之前假想的增強其活性。幾年之后這種基因研究發現其機制基于細胞中mRNA的降解，最終在90年代末期諾貝爾獲得者Andrew Fire和Craig Mello建立了RNA干擾（RNA interference，RNAi）技術解決了這一問題：利用雙鏈RNA特異有效關閉基因。科學家們利用秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans，簡稱C. elegans）進行研究，但是之后Fire和Mello在利用RNAi傳遞進脊椎動物的時候出現了許多問題。尤其是小RNAs，即siRNAs（small interfering RNAs），在動物操作中十分困難。雖然利用不同的方法，比如高壓噴射（high-pressure injections）或者膽固醇協力，可能可以成功傳遞siRNAs，但是其機制至今并不清楚。

來自蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zürich)分子系統生物學研究院的教授Markus Stoffel，與Alnylam公司合作，成功闡明了哺乳動物中與脂肪酸結合的siRNA如何被吸收的機制。這一研究文章最早公布在《Nature Biotechnology》網站上，同時將以siRNA治療可能性的內容出現在11月印刷版上，因為Sotffel表示siRNA能與不同的脂肪酸有效結合。

原文檢索：
Published online: 16 September 2007 | doi:10.1038/nbt1339
Mechanisms and optimization of in vivo delivery of lipophilic siRNAs
[Abstract]

膽固醇轉運子（transporters）扮演著重要角色

Stoffel和他的研究團隊將目光轉移到膽固醇修飾siRNA上，并不是因為基于這種復合物的這種方法特別有效，而是因為這種方法副作用小。所有的研究人員首先希望知道siRNA是否能被綁定到出來膽固醇以外的其它疏水親脂性物質上，從而能同時減少肝臟的一個靶基因的活性。結果證明有幾種這樣的脂肪酸（fatty acids），但是到底血液中這些RNAs結合的所謂的疏水親脂物質是什么呢？

蘇黎世聯邦理工學院的研究人員通過脂肪酸研究發現，這些結合的partners就是鼎鼎有名的膽固醇轉運蛋白：高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)和低密度脂蛋白（ Low Density Lipoprotein，LDL），以及血液中隨處可見的血清白蛋白（albumin）。如果沒有這些脂蛋白離子，那么siRNAs就無法被吸收入組織中。

在另一項研究中，科學家證明如果siRNA-脂肪酸分子在實驗之前已經牢固的結合到了HDL和LDL上，就能更加有效被吸收，Stoffel研究小組也發現一個siRNA-脂肪酸分子是結合到HDL上還是LDL上，會影響這種吸收的特異性，會傳遞到不同的組織：所有LDL復合物啟動肝臟的反應，而HDL復合物則在腸或腎中起作用。 　

一個令人氣憤的發現

后一個發現說明siRNA吸收需要HDL和LDL受體，研究人員通過失活這些受體證明這一假設，結果發現受體失活后，siRNA就不能被傳遞吸收。盡管獲得了這些研究結果，但是Stoffel還是感到有一些氣憤——他發現很難想象這些siRNA通過如HDL一般正常的吸收途徑進入細胞，因為這一路線將會引入細胞自身的消化系統，其中的溶酶體會把siRNAs降解。那么這些siRNAs如何能避開這種降解呢？Stoffel認為siRNAs可能利用了一種不同的入口進入細胞，因此HDL和LDL受體只在停靠位（docking station）而不是入口處起作用。

但是這一不同的入口是什么呢？蘇黎世聯邦理工學院的研究人員想起了一個線蟲細胞siNRA吸收必需的基因產物：Sid1，在哺乳動物中也有一個這一基因的同源異型體（homologue）。研究人員將這一基因失活，發現在哺乳動物中Sid1也是必需的。整個發現獲得了一個完整siRNA機制，從開始與特異脂肪酸結合，到連接到疏水性蛋白上，傳遞至組織細胞中。
　

研究與治療的前景

Stoffel認為通過他們的工作，能確定出siRNA吸收機制中最重要的元素，然而他也表示也有可能更多的分子在其中扮演了重要的角色。但是由于這是第一次深入研究這一機制，因此很有可能促進這一技術的快速發展。比如，Stoffel研究團隊想要了解HDL和LDL是否能被合成蛋白或富集脂質粒子所替代，這樣這一技術就可以用于基因治療中。

而且siRNA doors的確定也開啟了基礎研究的新方法——也許可以用miRNAs替代siNRA，同樣的機制對于miRNA抑制子而言也應該有效。由于越來越多的研究人員認為miRNA在基因調控中發揮了一個決定性的作用，因此miRNA的靶向及抑制也許通過這一研究結果能獲得進一步的發現。