【摘要】 RNA干扰(RNAi)发现，改变了人们对细胞基因调控的传统理解。这种技术具有传统治疗方法无可比拟的优势和潜力，因此近些年来越来越受全世界眼科医师的重视。目前，虽然在临床应用中还存在不少问题，但是RNAi必将为眼科疾病的治疗带来新的前景。我们就RNAi在眼底方面的研究进行综述。
【关键词】 RNA干扰;眼底病;基因沉默
Study on RNA interference technology in fundus diseases
Bo Meng, NingYu Lei
Foundation item:Program of Department of Education in Shandong Province, China(No.J05L12)
Department of Ophthalmology, the Affiliated Hospital of Binzhou Medical College, Binzhou 256603, Shandong Province, China
Abstract The discovery of RNA interference(RNAi)has changed people's traditional concepts of the gene.This technique posseses advantages and potentials that traditional therapies can not compare especially in terms of its specificity and efficiency,and it is drawing more and more attentions from ophthalmologists all over the world these year. Although there are still a lot of problems in clinical use at present,various kinds of related experimental results make us firmly believe that RNAi will surely bring a new epoch for curing diseases in ophthalmology.This article provides an overview on some of the latest advances in fundus.
KEYWORDS: RNA interference; fundus diseases; gene silencing
0 引言
RNA干扰(RNA Interference,RNAi)是指mRNA降解所引起的转录后水平的基因沉默(Posttranscriptional Gene Silencing,PTGS)[1]。这种技术的应用为体内和体外基因表达的抑制提供了新的方法[1]。尽管siRNAs和反义寡核苷酸都是通过WastonCrick碱基互补配对原理和目标mRNA结合[2,3]，但是相比之下，siRNAs具有更强的优势和潜力[4]，可能为眼底方面疾病的治疗带来新的前景。我们就RNAi在眼底方面的研究进行综述。
1 RNA干扰技术
1.1 RNAi的发现
1995年，康乃尔大学的Su Guo博士在试图阻断秀丽新小杆线虫(C.elegans)的par1基因时，发现了一个意想不到的现象。她们本想利用反义RNA技术特异性地阻断上述基因的表达，而同时在对照实验中给线虫注射正义RNA以期观察到基因表达的增强，但得到的结果是二者都同样地切断了par1基因的表达途径[5]。这是与传统上对反义RNA技术的解释正好相反。1998年， Fire和Mello通过实验发现，正义RNA抑制基因表达的现象及过去的反义RNA技术对基因表达的阻断，都是由于体外转录所得RNA中污染了微量双链RNA(dsRNA)[1,6]而引起。他们将单链RNA纯化后注射线虫时，基因抑制效应变得十分微弱，而经过纯化的双链RNA却正好相反[69]。他们将这种现象称作RNAi[1]。1999年，人们发现RNA干扰现象广泛存在于几乎所有的真核生物中细胞。2000年，Hammond和Zamore提出了RNAi作用机制模型[3,10]。2001年，人们利用RNAi技术成功诱导出培养的哺乳动物细胞基因沉默现象[11]。2006年，美国科学家Fire和Mello[1214]发现了RNAi[1]，获得了诺贝尔生理学或医学奖。
1.2 RNAi的作用机制
RNAi的作用机制尚不十分清楚，目前普遍认为RNAi很可能都是通过dsRNA的介导而特异地降解靶mRNA，抑制相应基因的表达，属于PTGS[6]。现已初步阐明dsRNA介导的同源性靶mRNA降解过程主要分为两步：(1)一种称为Dicer的RNaseⅢ样核酸酶在ATP参与下把dsRNA[1,6]切割加工成长21～23nt的由正义和反义链组成的小干扰RNA(small interfering RNA,siRNAs)[1517]。(2)siRNAs在ATP参与下被RNA解旋酶解旋成单链，并由其中反义链指导形成RNA诱导的沉默复合体(RNAinduced silencing complex,RISC)[18,19]。RISC在单链siRNAs引导下识别互补的mRNA[20]，并在RISC中的核酸内切酶作用下从siRNAs引导链中心所对应的靶基因位置切割靶mRNA[18,21,22]。
1.3 RNAi的重要特征
1.3.1 转录后水平的基因沉默
DNA能够在细胞核中被稳定转录，但由dsRNA介导形成的RISC[18]特异地降解靶mRNA，使细胞质里无相应的mRNA存在,抑制了相应基因的表达，导致了转录后水平的基因沉默。
1.3.2 高特异性
dsRNA特异地抑制干扰RNA同源序列的靶基因表达，而对不相关序列的表达无干扰作用，这是由siRNAs的反义链[19,23,24]与mRNA同源区互补配对所决定的。siRNAs除正义链3’端的两个碱基在序列识别中不起主要作用外，其他单个碱基改变就可能使RNAi失效，而针对同源基因共有序列的RNAi则导致同源基因共同失活[3,18,21,22]。
1.3.3 高效性
RNAi抑制基因表达具有很高的效率，这是通过催化放大的方式进行的。siRNAs不仅可引导RISC切割靶RNA，而且可作为引物在RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)作用下以靶mRNA为模板合成新的dsRNA。新合成的长链dsRNA同样可被RNaseⅢ样核酸酶切割、降解而生成大量的次级siRNAs。次级siRNAs又可进入合成-切割的循环过程，进一步放大RNAi作用。另外，当mRNA降解时，siRNAs可连续地发挥降解作用。
1.3.4 遗传性
Fire等[1]将dsRNA注射入秀丽新线虫的性腺后，在其第1子代中也诱导出了同样的基因抑制现象，这说明在原核生物中RNAi具有可遗传性。随后Clemens等在果蝇培养细胞中也发现了类似的现象。
2 RNAi在眼底病中的研究进展
由于RNAi在疾病治疗方面具有潜在的优势[4,25]，近年来备受眼科医师的重视。目前，国内外在眼底疾病方面已经开展了大量的相关研究。
2.1 眼底新生血管性疾病
血管内皮生长因子( vascular endothelial growth factor,VEGF)是功能最强的血管形成促进因子，在脉络膜新生血管性疾病和缺血性视网膜病变的发生及发展中发挥着重要作用。Forooghian等[26]通过RNAi在RPE中分别促成了VEGF和低氧诱导因子(HIF1)的基因沉默，低氧环境下培养RPE，然后用酶联免疫吸附实验检测培养基中有VEGF和HIF1存在,最后将此培养基提取出来用于培养人脐静脉血内皮细胞。通过定量检测毛细血管的形成，得出了针对VEGF的RNAi使VEGF和一些其它的临床上重要的血管形成因子，如血管形成因子、IL6，IL8、单核细胞趋化蛋白1(MCP1)、TGF1等的减少;而针对HIF1的RNAi虽然使VEGF、血管形成因子、TGF1的表达量减少，但是其它一些血管生成因子如IL6，IL8，MCP1的量则升高。从而验证了VEGF在新生血管形成中的主要作用，并预示了RNAi在眼部新生血管性疾病治疗的新前景。
2.2 视网膜遗传性疾病
视网膜色素变性(retinitis pigmentosa, RP)属于视锥、视杆营养不良，是一组以进行性感光细胞及色素上皮功能丧失为共同表现的遗传性视网膜变性疾病[9]。遗传异质性是主要以遗传为主的疾病治疗中的一大难题，RP具有典型的遗传异质性。目前已分离出多种致病基因，视紫红质基因是其中的一种，在这一型RP患者中，就有不少于100个该基因的突变[27]，在基因水平分别补充缺失的基因或清除异常基因有望在病因上治愈RP。Lewin通过实验，发现锚定视紫红质P23H突变的核糖体酶可以使转基因鼠延缓感光受体的退变[7]。由于突变型等位基因和野生型等位基因在RNAi中都可以被抑制，OReilly等[9]通过将siRNAs或短发夹RNA(short hairpin RNAs,shRNAs)，与不受它们抑制的被密码子修饰的野生型替代基因，一并转染到腺病毒相关病毒(AAV)[28]中，发现了令人振奋的结果。因此，RNAi和基因替代技术的联合应用，在未来有望克服突变异质性带来的治疗障碍，从而治愈眼部遗传性疾病。
2.3 视神经疾病
目前视神经疾病主要以改善微循环、积极抗炎等对症治疗为主。但是，单纯抗炎及使用非特异性免疫抑制剂常会导致严重毒副作用。并且由于血房水屏障和血视网膜屏障的存在，传统的药物很难在病灶部位达到治疗浓度，而用转基因法导入dsRNA产生的RNAi，特别是基于它的特异性和潜力，有望取代反义RNA治疗技术[4]作为一种新型的治疗策略，为眼科视神经疾病如视神经炎、Leber氏遗传性视神经病(LHON)[29]、多发性硬化的治疗带来新的前景。
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