破解siRNAs技术难题！促进RNA干扰效率的新方法

由于短干扰 RNA（Short interfering RNAs, siRNAs）具有沉默致病基因的潜力，其成为了目前许多研究的主题。然而，要有效地发挥治疗效应，必须首先让细胞摄取 siRNAs，使其进入到细胞溶质（cytosol）中——这对于研究人员而言是一个重大的挑战。5 s# o# K3 e＇ y＇ U2 k
一直以来，科学家们都利用纳米粒子（LNPs）将 siRNAs 传送到靶细胞中，然而采用这种方法事实上只有非常少量的 siRNA 分子能够到达细胞质。现在，几个研究小组取得了一些研究进展，确定了导致这一传送问题的生物学机制，提出了一些策略可以改善 siRNA 的摄取，将使得科学家们重新恢复对于 siRNA 治疗的热忱。/ E% `% Q2 b; h1 g
马克思普朗克研究所的生物学家 Marino Zerial 及同事近期在《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上发表论文，证实脂质纳米颗粒递送的大多数 siRNAs 都陷在了细胞的回收利用机器：胞内体（endosome）中。Zerial研究小组利用定量荧光成像技术和电子显微镜，观测了体内 siRNA 的摄入。同期发表的另一篇Nature Biotechnology研究论文的共同作者、麻省理工学院生物学家Gaurav Sahay 说：“这种方法非常的巧妙。”1 E2 z! U$ `$ f8 l C8 b
Sahay 、Daniel Anderson 及麻省理工学院的同事发现，大多数的 siRNAs 陷入到了细胞的胞吞回收通路中；一些随后移动到溶酶体（lysosome），在那里它们最终被降解；而另一些则“基本上困在了内吞膜泡（endocytic vesicles）中，” Sahay 说。% p8 |＇ Y4 |: O+ b% S7 ^
此外，该研究小组还想找到一种方法促进将 siRNA 传送到细胞溶质。利用高通量共聚焦显微镜，他们筛查了一个已知影响胞吞作用、细胞信号传导和自噬的小分子文库，加入 LPNs，并定量它们在细胞中的定位。研究人员利用一种系统生物学方法分析数据，确定了哪些小分子调节剂可以影响进入到细胞质中的 siRNA 的量。3 ~9 Z. ^7 A8 o3 r+ N
“我们发现，实际上从细胞晚期胞内体（late endosome）中回收 siRNA ，是主要的限速步骤。一种名为Niemann-Pick type C1（ NPC1 ）的蛋白正在完成这一回收工作，” Sahay 说。当 NPC1 蛋白发生突变时，可导致一种对人类致命的溶酶体贮积症。没有 NPC1 ，更多的脂质纳米颗粒会滞留在晚期胞内体和溶酶体中，而不被循环出去。6 A% n1 x+ V9 U& h） r5 c
“这就像交通堵塞。 NPC1 减慢了这一过程。它使得更多的 siRNA 进入到细胞质中，而不是陷在循环通路中或是在溶酶体中被分解。”
Sahay 说，下一步将会研究 NPC1 对体内脂质纳米颗粒传递 siRNA 的影响。他和他的同事也会观测其他的调控因子和小分子，尤其是那些有可能对疾病具有直接治疗效应，并且可促进 siRNA 传递以沉默疾病相关靶基因的调控因子和分子。“我认为这还仅仅是开始，还会有其他的调控因子在那里。我们可以寻找一些其他的小分子，来帮助 siRNAs 到达细胞质中，” Sahay 说。* C8 Q+ [" o% t W） ]（ e
原文检索：1 o＇ p＇ ]# I7 ^* a; ~- f" N. C" b
Jerome Gilleron, William Querbes, Anja Zeigerer, Anna Borodovsky, Giovanni Marsico, Undine Schubert, Kevin Manygoats, Sarah Seifert, Cordula Andree, Martin Stöter, Hila Epstein-Barash, Ligang Zhang, Victor Koteliansky, Kevin Fitzgerald, Eugenio Fava, Marc Bickle, Yannis Kalaidzidis, Akin Akinc, Martin Maier& Marino Zerial. Image-based analysis of lipid nanoparticle–mediated siRNA delivery, intracellular trafficking ａnd endosomal escape. Nature Biotechnology, 23 June 2013; doi:10.1038/nbt.2612
Gaurav Sahay, William Querbes, Christopher Alabi, Ahmed Eltoukhy, Sovan Sarkar, Christopher Zurenko, Emmanouil Karagiannis, Kevin Love, Delai Chen, Roberto Zoncu, Yosef Buganim, Avi Schroeder, Robert Langer& Daniel G Anderson.Efficiency of siRNA delivery by lipid nanoparticles is limited by endocytic recycling. Nature Biotechnology, 23 June 2013; doi:10.1038/nbt.2614: l! n"

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