來自奧地利維也納分子病理學研究所（IMP）的Johannes Zuber研究小組，成功克服了一種特異關閉基因的獨特方法——RNA干擾(RNAi)的一些關鍵局限。通過采用一種優(yōu)化設計，科學家們顯著提高了抑制基因的效率和準確性。這種新方法將推動搜尋藥物靶點，改進對于實驗結果的注釋。IMP將向研究人員提供這一“RNAi工具箱”。相關研究結果發(fā)表在最新一期的《Cell Reports》雜志上。

RNA干擾（RNAi）是一種自然發(fā)生于細胞內的調控機制。稱之為“發(fā)夾”的短RNA片段干擾轉錄遺傳信息來沉默基因。RNAi現(xiàn)象最早于1990年在植物中發(fā)現(xiàn)，2001年被發(fā)現(xiàn)也存在于哺乳動物中。從發(fā)現(xiàn)RNAi以來，它一直激勵著科學家們去利用這一新機制來開發(fā)實驗性基因抑制工具。除了在基礎生物學研究中的許多應用，RNAi成為了鑒別和研究治療靶基因的一種獨特方法。然而，盡管它們具有巨大的潛力，當前可用的RNAi試劑往往是低效的或是伴隨著一些非特異性的副作用。

受到自然的啟發(fā)

Johannes Zuber和同事Christof Fellmann于2010年在冷泉港實驗室（CSHL）工作時，提出了一些改良RNAi技術的想法。“RNAi的基礎原理還未得到充分地了解。為了關閉一種特定基因，研究人員必須測試許多的發(fā)夾分子，而往往10個中只有一個足夠有效。為了改良這種方法，我們以自然作為實例，” Zuber說。他最終將這一計劃帶到了IMP，而Fellmann則在一個開發(fā)先進RNAi 技術的CSHL生物技術公司繼續(xù)他的科學生涯。

一種特別強大且常用的RNAi方法是基于將合成發(fā)夾序列嵌入到自然存在的“micro-RNA骨架”中。由此生成了一種模擬自然的RNA構造，一些正常細胞信號通路可對其進行加工。然而，以這種方法設計出的現(xiàn)有試劑其性能仍遠遠不夠完美。

Zuber和他的研究小組對一種人類micro-RNA骨架進行了分析，將焦點放在進化過程中未發(fā)生改變的序列部分——標志著它們可能具有一些重要的功能?？茖W家們發(fā)現(xiàn)在常用合成RNAi骨架中其中的一些序列發(fā)生了改變。通過糾正這些差異并系統(tǒng)測試許多的設計變異體，Zuber和研究小組設法大大地提高了這一合成RNAi工具的效力。

從甲殼蟲升級到蘭博基尼

Zuber說：“科學的效益是巨大的。”當前的方法需要測試達20個發(fā)夾來強有力地抑制一個特定基因，而優(yōu)化的試劑將數(shù)量減少到了平均4個。并且，在高通量篩查研究中使得指定陽性采樣，注釋陰性結果變得更容易。

Zuber做了一個比喻。“我們采用的技術從一個分子甲殼蟲升級到了蘭博基尼。這種升級簡單，可以最小的工作量來改造現(xiàn)有試劑。”Zuber和IMP的同事們向科研團體提供這一方法以及他稱之為“有效RNAi完整工具箱”的試劑。合作伙伴和IMP的同事們已經測試了這些新試劑，并完全證實了其利益。

改進新藥搜尋

在未來，Zuber的研究將在癌癥研究中實現(xiàn)更好地利用RNAi的潛力。盡管付諸了巨大的努力，一些制藥公司仍尚未成功開發(fā)出人類RNAi藥物。大規(guī)模的“RNAi篩查”代表了一種獨特的程序，可在啟動緩慢和昂貴的新藥研發(fā)過程之前，發(fā)現(xiàn)并測試最有前景的新藥靶基因。這些優(yōu)化的RNAi試劑尤其適用于這樣的高通量篩查，以更好地效率和精確度來同時測試更多的基因。更重要的是，導入這些優(yōu)化的RNAi工具將降低未來治療應用時漏掉有前景的靶標的風險。