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浅谈siRNA药物

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上海药讯 2021-03-05 17:32
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随着分子生物学技术的不断发展,基因突变和缺陷与疾病之间的关联性越来越被科学界所认识。从源头进行干预,抑制疾病相关基因,使其不能表达为病理性蛋白,这种基因水平进行的药物干预是众多基因治疗方法中的一种[1]。

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是生物界普遍存在的一种有效的基因沉默过程,广泛存在于植物、动物等真核生物细胞内。20世纪80年代后期,RNA干扰现象首先在植物体内发现。1998年,Fire和Mello在秀丽隐杆线虫也发现RNAi,双联RNA较单链的正义或反义RNA对阻断基因表达起着更强有力的抑制作用,并首次将这种现象称为RNA干扰。2001年Tuschl等也证明合成的双链siRNA在哺乳动物细胞中可实现靶基因特异性沉默。

RNAi是指将双链RNA(double strand RNA,dsRNA)导入细胞内后,使mRNA降解,从而导致具有序列同源性的基因产生特异性基因沉默(gene silencing)的现象。内源性或外源性dsRNA可被体内特定的核糖核酸酶(Dicer)切割成长度为21~23个碱基对的小双链片段。这些小的双链片段称为 小干扰RNA (small interfering RNA,siRNA)。siRNA双链可与RNA诱导的基因沉默复合物(RNA-induced silencing complex,RISC)连接在一起,并在与RISC结合后,靶向切割特定mRNA为10~11个碱基的小片段,从而中断特定mRNA的翻译过程,抑制和沉默目的基因的表达。也就是说,siRNA是高度特异性的生物分子,能抑制或沉默其互补基因的表达。

如果利用siRNA在miRNA水平上抑制疾病基因的表达,就能从源头上阻止疾病的发生,加上RNA干扰技术具有高效、靶向性、低毒等优势,应用RNA干扰技术已成为药物研究领域中重点发展的方向之一。眼部疾病、心血管疾病、艾滋病及恶性肿瘤等领域都在应用RNAi技术研制相关药物,并在全球范围内进行多个临床试验点[2]。2018年8月,用于治疗遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性引发的多发性神经疾病的siRNA药物patisiran获准在美国上市;2019年11月,用于治疗急性肝卟啉病的siRNA药物givosiran获准在美国上市。

不过,siRNA在临床应用过程中也不是一帆风顺的。人工制备的siRNA均属于外源性siRNA,当机体被注入外源性siRNA会引起干扰素反应[3]。 同时外源性siRNA可能会与内源性RNA竞争,从而出现过饱和现象。外源性siRNA还可能会引起“脱靶效应”从而导致非目的功能基因的表达沉默,也就是说出现类似miRNA的基因调控,这是siRNA非常明显的副作用[4]。另外,siRNA是带负电荷的一种水溶性大分子,一般情况下很难通过带负电的细胞膜,即使通过内吞作用进入细胞中,也往往会进入溶酶体而被降解。siRNA在血液中半衰期很短,易被核酸酶降解,也极易被肾脏和肝脏滤过排出,而且游离的siRNA不具备组织和肿瘤靶向能力。

当然,研究发现可以通过设计合理、高效、特异性的siRNA序列,或通过化学修饰(如戊糖修饰、碱基修饰等),来降低或避免上述问题。只不过,siRNA类药物经多年发展仍无法解决在肝脏大量蓄积的问题,靶向性也有待于进一步提高。因此这项技术如要全面应用于临床,还需要进一步加大研究和开发的力度。

参考文献:

1. 何军林.核酸药物的研究进展.国际药学研究杂志.2017,44(11):1028-1051.

2. Kubowicz P, Żelaszczyk D, Pękala E. RNAi in clinical studies. Curr Med Chem. 2013;20(14):1801-16. doi: 10.2174/09298673113209990118. PMID: 23432579.

3.. Benitez AA, Spanko LA, Bouhaddou M, Sachs D, tenOever BR. Engineered Mammalian RNAi Can Elicit Antiviral Protection that Negates the Requirement for the Interferon Response. Cell Rep. 2015 Nov 17;13(7):1456-1466. doi: 10.1016/j.celrep.2015.10.020. Epub 2015 Nov 5. PMID: 26549455; PMCID: PMC4654977.

4. Marinho HS, Marcelino P, Soares H, Corvo ML. Gene Silencing using siRNA for Preventing Liver Ischaemia-Reperfusion Injury. Curr Pharm Des. 2018;24(23):2692-2700. doi: 10.2174/1381612824666180807124356. PMID: 30084326.

(文/上海市第一人民医院临床药学科 席宇飞 )

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