Cell子刊：基因沉默的新分子工具箱

来自奥地利维也纳分子病理学研究所（IMP）的Johannes Zuber研究小组，成功克服了一种特异关闭基因的独特方法——RNA干扰(RNAi)的一些关键局限。通过采用一种优化设计，科学家们显著提高了抑制基因的效率和准确性。这种新方法将推动搜寻药物靶点，改进对于实验结果的注释。IMP将向研究人员提供这一“RNAi工具箱”。相关研究结果发表在最新一期的《Cell Reports》杂志上。

RNA干扰（RNAi）是一种自然发生于细胞内的调控机制。称之为“发夹”的短RNA片段干扰转录遗传信息来沉默基因。RNAi现象最早于1990年在植物中发现，2001年被发现也存在于哺乳动物中。从发现RNAi以来，它一直激励着科学家们去利用这一新机制来开发实验性基因抑制工具。除了在基础生物学研究中的许多应用，RNAi成为了鉴别和研究治疗靶基因的一种独特方法。然而，尽管它们具有巨大的潜力，当前可用的RNAi试剂往往是低效的或是伴随着一些非特异性的副作用。

受到自然的启发

Johannes Zuber和同事Christof Fellmann于2010年在冷泉港实验室（CSHL）工作时，提出了一些改良RNAi技术的想法。“RNAi的基础原理还未得到充分地了解。为了关闭一种特定基因，研究人员必须测试许多的发夹分子，而往往10个中只有一个足够有效。为了改良这种方法，我们以自然作为实例，” Zuber说。他最终将这一计划带到了IMP，而Fellmann则在一个开发先进RNAi 技术的CSHL生物技术公司继续他的科学生涯。

一种特别强大且常用的RNAi方法是基于将合成发夹序列嵌入到自然存在的“micro-RNA骨架”中。由此生成了一种模拟自然的RNA构造，一些正常细胞信号通路可对其进行加工。然而，以这种方法设计出的现有试剂其性能仍远远不够完美。

Zuber和他的研究小组对一种人类micro-RNA骨架进行了分析，将焦点放在进化过程中未发生改变的序列部分——标志着它们可能具有一些重要的功能。科学家们发现在常用合成RNAi骨架中其中的一些序列发生了改变。通过纠正这些差异并系统测试许多的设计变异体，Zuber和研究小组设法大大地提高了这一合成RNAi工具的效力。

从甲壳虫升级到兰博基尼

Zuber说：“科学的效益是巨大的。”当前的方法需要测试达20个发夹来强有力地抑制一个特定基因，而优化的试剂将数量减少到了平均4个。并且，在高通量筛查研究中使得指定阳性采样，注释阴性结果变得更容易。

Zuber做了一个比喻。“我们采用的技术从一个分子甲壳虫升级到了兰博基尼。这种升级简单，可以最小的工作量来改造现有试剂。”Zuber和IMP的同事们向科研团体提供这一方法以及他称之为“有效RNAi完整工具箱”的试剂。合作伙伴和IMP的同事们已经测试了这些新试剂，并完全证实了其利益。

改进新药搜寻

在未来，Zuber的研究将在癌症研究中实现更好地利用RNAi的潜力。尽管付诸了巨大的努力，一些制药公司仍尚未成功开发出人类RNAi药物。大规模的“RNAi筛查”代表了一种独特的程序，可在启动缓慢和昂贵的新药研发过程之前，发现并测试最有前景的新药靶基因。这些优化的RNAi试剂尤其适用于这样的高通量筛查，以更好地效率和精确度来同时测试更多的基因。更重要的是，导入这些优化的RNAi工具将降低未来治疗应用时漏掉有前景的靶标的风险。