RNA干扰现象的发现

RNA干扰(RNA interference，RNAi)是近年来发现的研究生物体基因表达、调控与功能的一项崭新技术，它利用了由小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)引起的生物细胞内同源基因的特异性沉默(silencing)现象，其本质是siRNA与对应的mRNA特异结合、降解，从而阻止mRNA的翻译。

RNAi是生物进化的结果，是生物体对病毒基因等外源核酸侵入的一种保护性反应。

它普遍存在于各种生物，具有抗病毒、稳定转座子及监控异常表达ｍRNA的生物学功能。

RNA干扰现象不仅能提供一种经济、快捷、高效的抑制基因表达的技术手段，而且有可能在基因功能测定，基因治疗等方面开辟一条新思路。

1 RNAi的历史背景20世纪20年代，人们发现，植物受到野生型病毒感染后，能产生对另一种亲缘关系相近的病毒的抵抗力。

而真正发现双链RNA(dsRNA)能引起基因沉默现象，则在1995年。

当时，Guo和Kemphues用反义RNA技术阻断秀丽新小杆线虫(C.elegans)中parl基因的表达时发现反义RNA具有抑制该基因表达的功能，同时正义RNA也同样出现了类似的抑制效应，实验表明正义RNA和反义RNA均能阻抑基因功能表达，而且两者的作用是相互独立的，机制也各不相同。

1998年，Fire和Mello等人首次发现dsRNA能够特异地抑制C.elegans中的纹状肌细胞unc-22基因的表达，结果发现dsRNA所引起的基因沉默效应要比单单应用反义RNA或正义RNA强十几倍。

而且注射入C.elegans的性腺后，在其第一子代中也诱导出了同样基因的抑制现象，说明在原核生物中，RNAi具有可遗传性。

他们将这一现象称为RNAi。

因为RNAi作用发生在转录后水平，所以又被称为转录后基因沉默(PTGS)或共抑制。

此后，又在果蝇、锥虫、涡虫、无脊椎动物、脊椎动物、植物、真菌、斑马鱼及哺乳动物等真核生物中发现了RNAi现象。

RNA干扰技术的研究及进展RNA干扰是近几年兴起的一种新技术，它是由双链核糖核酸引起的抑制基因表达的一种现象。

这种新技术在抗病毒、抗癌症和基因病等医学领域表现出了广阔的应用前景。

本文就RNA干扰的作用机制、研究进展进行综述。

标签：RNA干扰技术基因沉默研究进展RNA 干扰（RNA interference，RNAi）是近年来发现的一种高效特异地阻断基因表达的新技术。

RNAi 是指一些小的双链RNA（dsRNA）在细胞内Dicer 内切酶的识别、结合、酶切下，产生有活性的长度为21～23nt 干扰性RNA（short interfering RNA ，siRNA），与互补的目的基因的mRNA 结合并使之降解，从而到达抑制目的基因表达的作用，是一种由双链RNA诱发的“基因沉默”现象。

本文旨在讲述RNA干扰的作用机制及研究进展。

1. RNA干扰技术的作用机制RNAi是指细胞中导入与内源性mRNA编码区某段序列同源的双链RNA （double—stranded RNA，dsRNA）片段，可致该mRNA发生特异性降解从而导致基因表达沉默的现象[1]。

其作用机制是：外源性（如病毒）或内源性的dsRNA 在细胞内与一种具有dsRNA特异性的RNA酶Ⅲ内切核酸酶（RNaseUIendnuclease）——Dicer结合为酶dsRNA复合物，随即被切割成21～23nt的RNA片段，即siRNA。

siRNA与Dicer形成RISC。

siRNA 作为引导序列，按照碱基互补原则识别靶基因转录出的mRNA，并引导RISC复合体结合mRNA.随后siRNA与mRNA在复合体中换位，核酸酶Dicer将mRNA切割成21～23nt的片段，从而可以破坏特定目的基因转录产生的mRNA，使其功能沉默，即基因沉默（gene silencing）。

而新产生的siRNA片段可再次与Dicer酶形成RISC复合体，介导新一轮的同源mRNA降解，从而产生级联放大效应，显著增强了抑制基因表达的作用2. RNA干扰技术的临床应用与进展2.1抗肿瘤治疗2.1.1白血病的治疗化疗在恶性肿瘤的治疗中具有重要地位。

RNA干扰什么是RNA干扰？RNA干扰（RNA interference，简称RNAi）是一种通过特定的RNA分子干扰基因表达的现象。

这种现象最早被发现于植物和线虫中，后来发现在动物中也普遍存在。

RNA干扰通过介导mRNA的降解或抑制转录来实现靶向基因的沉默。

RNA干扰的机制主要是通过一种特殊的小RNA分子，称为干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）或小干扰RNA （short interfering RNA，shRNA）。

这些siRNA或shRNA是由外源性或内源性的长双链RNA在细胞内被核酶Dicer切割而成的20-30个碱基的双链RNA分子。

RNA干扰的过程RNA干扰的过程可以分为三个主要步骤：siRNA的产生、siRNA的引物和RNA诱导沉默复合物（RISC）的形成、RISC 介导的mRNA降解或转录抑制。

首先，外源性或内源性的长双链RNA被核酶Dicer切割成20-30个碱基的siRNA。

siRNA由RNA诱导沉默复合物（RISC）捕获，其中的一个链被释放，留下一个导引链和一个剪切链在RISC中。

接下来，导引链将与靶标mRNA互补结合。

RISC将靶标mRNA切割成小片段，导致mRNA的降解或转录抑制。

这种RNA干扰过程可以非常特异地沉默特定的基因表达。

RNA干扰在基因研究中的应用RNA干扰已经成为基础科学研究和功能基因组学研究中广泛应用的工具。

通过沉默特定基因的表达，研究人员可以揭示该基因在生物学过程中的功能，以及该基因对疾病发展的影响。

在细胞水平上，RNA干扰可以用于验证候选基因是否在特定生物途径中起关键作用，或者用于筛选新药物靶点。

研究人员可以通过转染siRNA或shRNA来干扰目标基因，评估其对细胞功能的影响。

在动物模型中，RNA干扰可以用于研究特定基因的作用。

通过通过siRNA或shRNA直接注射进入动物体内，可以沉默目标基因的表达，并观察动物表型的变化。

RNA干扰技术的发展与应用RNA干扰技术是一种基因功能研究和基因治疗的重要手段，也成为了生命科学领域的前沿技术。

该技术广泛用于细胞生物学、分子生物学、基因治疗等领域，被视为研究生物学、生物医学的重要突破。

本文将详细介绍RNA干扰技术的发展与应用。

一、 RNA干扰技术概述RNA干扰是指通过RNA分子介导的基因沉默。

RNA干扰技术是迄今为止最常用的方法之一，运用了生物细胞自身RNA不同的特性，通过RNA分子指导来沉默靶基因并影响基因表达，从而对细胞内的生物学过程进行调控。

RNA干扰技术具有难度低、重复性好、准确性高的优点，因此得到了广泛的应用。

二、 RNA干扰技术的发展历程RNA干扰技术的起源可以追溯到20世纪80年代初期的小RNA发现。

20世纪末的中期，Andrew Fire 和 Craig C. Mello 等科学家首次提出了RNA干扰现象的概念，并由此探索了该现象的机制和应用。

后来，RNA干扰技术逐渐成为生物学、分子生物学和基因治疗的研究热点，也成为了基因沉默领域的重要技术。

在RNA干扰技术的发展过程中，最初使用的是小分子RNA的工具。

随着基因组研究的发展，siRNA和shRNA作为转染RNA 干扰技术的重要工具也被广泛使用。

siRNA比shRNA短，因此更容易转染进入到细胞中；而shRNA则需要进入细胞并被加工成小RNA。

通过RNA干扰技术沉默基因的方式也在不断创新，例如CRISPR/Cas 系统等等。

三、 RNA干扰技术在基因医学中的应用RNA干扰技术在基因医学和基因治疗中的应用也越来越广泛，常常在抗癌治疗和遗传疾病等领域中得到应用。

RNA干扰技术具有局部作用、特异性、有效性高的特点，因此也是基因治疗中的重要手段。

以下是RNA干扰技术在基因医学中的应用之一:1. RNA干扰技术的用于癌症治疗在癌症的精确治疗研究中，人们通常将基因治疗技术与RNA干扰技术相结合，先进而有效地阻止了肿瘤的生长。

RNA干扰技术的发现与应用RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种影响基因表达的基因沉默技术。

它归功于安德鲁·菲尔（Andrew Fire）和克雷格·梅洛（Craig Mello）在1998年的一项研究。

他们使用小分子RNA （siRNA）来强制性降低瓢虫的pigmentary determinacy基因的表达。

这一发现成为了探索多种生命学问题的一种强有力的工具。

本文将介绍RNA干扰技术的发现和应用。

RNAi技术的发现RNA干扰技术的发现是基于对食蚜蝇（Drosophila melanogaster）早期胚胎发育的研究。

Fire和Mello在1998年的一项研究中，通过注射双链RNA分子为食蚜蝇编码的目标基因，发现这些RNA分子可以强制性降低目标基因的表达。

他们发现这种现象是由于RNA分子的特异性结合导致的，这引起了RNAi技术的发展。

RNA干扰技术的机制RNAi技术的核心是siRNA和miRNA，它们可以靶向相应mRNA分子，引导靶向RNA酶介导的无义、剪切或降解进而降低目标基因表达。

siRNA是难以由生物体自己产生的小分子RNA，通常在初始病毒感染后进入机体。

一旦存在目标基因的RNA，siRNA就会寻找其靶标并将其切断，导致目标基因表达降低，从而实现基因沉默。

miRNA除了使用相同的mechanism，还可以调控多个目标基因，并在调节上相对较慢。

RNAi技术的应用RNAi技术可以用于基因功能研究、疾病治疗和转基因植物制作等方面。

在基因功能研究方面，RNAi技术可以用于澄清目标基因对生物的影响，以及发现新的生物过程或疾病机理。

在疾病治疗方面，RNAi技术可以用于沉默癌细胞中的癌症相关基因，从而导致肿瘤细胞减少或消除。

同时，还有一些正在开发中的RNAi药物，这些药物可以在靶直接进行RNAi技术，改善人类疾病。

除此之外，RNAi技术还可以用于转基因植物制作中。

【摘要】rna干扰( rnai) 是指内源产生或人为转染进入细胞的小干扰双股rna在细胞内特异性地诱导同源互补的mrna 降解, 从而阻断相应基因表达的现象。

rnai在生物界中广泛存在, 其发生过程主要分为3个阶段：起始阶段、效应阶段和扩增阶段。

它在抵御病毒感染、维持基因组稳定、基因表达调控等方面发挥重要生物学作用。

随着人们对rnai研究的不断深入，rnai技术作为基因沉默的一个工具，已被广泛用于基因功能研究、疾病的靶点治疗等方面的研究。

【关键词】rnai；基因沉默；sirna；基因治疗【中图分类号】r394 【文献标识码】a 【文章编号】1008-6455（2012）02-0031-02rna干扰(rna interference, rnai)是近年来新发现的一种重要的基因表达调控方式，它是由内源产生或人为转染进入细胞的小干扰双股rna(small interfering double strand rna, sirna)诱导产生的一种转录后基因沉默(post2transcrip tional gene silencing, ptgs) 现象。

它是一种进化上保守的抵御转基因或外来病毒侵犯的防御机制，广泛存在于生物界，从低等原核生物，到植物、真菌、无脊椎动物，甚至近来在哺乳动物中也发现了此种现象，由于使用rnai技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗等领域。

1 rnai的发现1990年，jorgensen等[1]将产生色素的基因导入矮牵牛中，试图加深花朵的颜色，结果很多花没有变成深紫色，反而成了花斑的甚至白的。

表明不仅导入的基因未表达，而且本身同源的基因失活。

从而发现在转基因植物中存在基因表达的共抑制现象，即转入的外源基因和本身的同源基因都被抑制，出现基因沉默现象。

后来发现在其它许多植物中也有类似的现象。

首次发现dsrna 能够导致基因沉默的线索来源于线虫的研究。

RNA干扰技术的原理与应用RNA干扰( RNAinterference , RNAi )是通过小干扰RNA ( small interference RNA, siRNA ) 造成目的mRNA特异性降解, 从而使基因转录后沉默的一种现象。

这一现象广泛存在于自然界, 是生物体进化过程中抵御外来基因侵害的一种机制, 为稳定基因组发挥了重要作用。

由于RNAi可以作为一种简单、有效的代替基因剔除的遗传工具,正在功能基因组学领域掀起一场真正的革命, 并将加快这个领域的研究步伐。

1 RNAi现象的发现及发展1995年, Guo等用反义RNA阻断秀丽新小杆线虫的part 1基因的实验中发现, 正义和反义RNA都阻断了该基因的表达,这与传统上对反义RNA技术的解释相反。

1998年2月卡耐基研究院的F i re 等将双链RNA ( double stranded RNA, ds RNA)转入细胞内,发现靶基因的mRNA发生了降解,证实高度纯化的ds RNA 可以高效特异的阻断相应的基因表达,而且效率比单链RNA至少高2个数量级,首次揭示了Guo等遇到的现象,即为RNAi。

随后研究发现, RNAi现象广泛存在于各种生物中,是一种古老的重要保护机制, RNAi技术作为一种重要的研究手段大大加速了基因组学的研究进程,现已成为基因功能研究和基因治疗研究的热点。

在短短几年中,对RNAi的研究取得了突飞猛进的发展, 许多令人振奋的报道相继出现, 2001年首次报道了在哺乳动物细胞培养中成功应用RNAi技术抑制基因表达, 开创了RNAi技术应用于高等生物基因功能研究的先河; 2002年, K ay研究小组首次报道了应用RNAi 技术在哺乳动物整体水平进行基因表达沉默的实验研究;2004年哺乳动物全基因组范围RNAi研究也取得了重要进展,先后报道了用酶法构建全基因组siRNA文库新技术和应用基因组siRNA文库,从全基因组水平对高等动物基因功能进行高通量RNAi研究。

RNA干扰的原理与应用RNA干扰是自然界普遍存在的生物学现象，它是一种介导基因表达调控的机制，被广泛应用于基因治疗、生物学研究、农业等领域。

本文将从原理、模式和应用三个维度阐述RNA干扰的相关知识。

一、RNA干扰的原理RNA干扰是一种介导小RNA与靶RNA互作的基因沉默机制，通过专一性配对抑制靶RNA的翻译或降解，实现对特定基因的调控。

RNA干扰始于在植物和酵母中发现的含有反义序列的小RNA干扰子，随后发掘到了基因静默机制，极大地推进了基因组学、转录组学和生物学的研究。

在RNA干扰中，小RNA (小分子RNA)是一个至关重要的组分，它们是将RNA干扰介导到靶基因的一系列小分子。

小RNA按照大小可分为siRNA、miRNA、piRNA等，它们的匹配部分序列与靶基因mRNA序列互补，在介导下联合RISC (RNA酶复合物)进行靶基因的沉默。

二、RNA干扰的模式RNA干扰可以分为两个主要的模式: siRNA介导和miRNA介导。

siRNA介导是双链RNA在转录后通过Dicer切割形成的siRNA 反应，现在这种模式被广泛应用于外源基因的特异性靶向，RISC 通过siRNA寻找外源性RNA进而介导沉默。

这个过程模拟了细菌的CRISPR-Cas系统。

miRNA介导是内源RNA作用于siRNA外，miRNA介导比siRNA介导更为广泛，miRNA通过匹配到mRNA保守区域，通常没有完全相同的序列匹配，而是在mRNA的5'UTR或3'UTR区域匹配不同部分。

miRNA的主要作用是抑制基因表达，但是其沉默效果通常不如siRNA，不适合对内源基因的特异性靶向。

RNA干扰的模式在人工应用中必须采取适当的策略，以满足不同的具体要求，如目标基因的靶向、RNA处理的方式等。

三、RNA干扰的应用RNA干扰的应用范围广泛，其中包括基因治疗、肿瘤治疗、生物学研究、农业等领域。

在基因治疗中，RNA干扰通过siRNA的特异性靶向，能够针对疾病相关基因进行沉默，达到抑制疾病的目的。

2006年诺贝尔生理学或医学奖:RNA干扰2006年10月2日，2006年度诺贝尔生理学或医学奖揭晓，授予了美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛，以表彰他们发现了RNA干扰现象(RNA interference R NAi)。

获奖的2位科学家都是年轻有为，法尔生于1959年，1983年获美国麻省理工学院生物学博士学位，现在是美国斯坦福大学遗传学和病理学教授。

1960年出生的梅洛，1990年获得哈佛大学生物学博士学位，目前是美国马萨诸塞大学医学院分子医学教授。

1998年，两位教授和其他科学家在《自然》杂志上共同发表论文宣布，他们发现了RNA具有可以干扰基因的机制。

诺贝尔奖评审委员会发布的公报说，法尔和梅洛获奖是因为他们“发现了控制遗传信息流动的基本机制”，这一机制为控制基因信息提供了基础性的依据。

公报指出，RNAi已被广泛用作研究基因功能的一种手段，并有望在未来帮助科学家开发出治疗疾病的新疗法。

那么究竟RNAi是什么呢?下面就做一简单介绍。

1、研究历史科学家们最早在植物和脉抱菌中发现了双链RNA (double-stranded DNA, dsRNA)诱导的RNA沉默现象。

1995年，在线虫中进行反义RNA(antisense RNA)阻断par-1基因表达实验时，还用正义RNA(sense RNA)做了一个对照试验，结果却观察到反义和正义RNA都阻断了该基因的表达，都具有很高的基因沉默活性。

1998年，安德鲁·法尔和克雷格·梅洛通过实验阐明了这一反常现象:将反义RNA和正义RNA同时注射到秀丽隐杆线虫比单独注射反义RNA诱导基因沉默的效率高10倍。

由此推断，dsRNA触发了高效的基因沉默机制并极大降低了靶mRNA水平，这一现象就是RNAi。

随后，RNAi现象被广泛地发现于真菌、拟南芥、水媳、涡虫、锥虫、斑马鱼等大多数真核生物中。

这种存在揭示了RNAi很可能是出现于生命进化的早期阶段。

RNA干扰与基因沉默的分子机制RNA干扰（RNA interference，RNAi）是一种由具有特定序列的双链RNA分子介导的基因沉默机制。

它在生物体内起着重要的调控基因表达的作用。

本文将探讨RNA干扰的分子机制，以及它与基因沉默之间的关系。

一、RNA干扰的发现和原理RNA干扰最早是由安德鲁·法耶和克雷格·米洛在1990年代中期发现的。

他们发现在尼蔺的体内注射双链RNA后，对于相应基因的表达发生了沉默。

这一发现揭示了RNA干扰的存在，并引起了全球科学界的广泛兴趣与研究。

RNA干扰的基本原理是通过特定的酶将双链RNA分子剪切成短小的小分子RNA（small RNA，sRNA），然后将其与RNA识别蛋白复合体形成RNA诱导沉默复合体（RISC）。

RISC能够识别并与相应的mRNA结合，进而导致靶基因的沉默。

二、RNA干扰的类型根据RNA干扰发生的位置和机制的不同，可以将其分为两种主要类型：小干扰RNA介导的RNA干扰（small interfering RNA-mediated RNA interference，siRNA-mediated RNAi）和微小RNA介导的RNA干扰（microRNA-mediated RNA interference，miRNA-mediated RNAi）。

1. siRNA介导的RNA干扰siRNA是由外源双链RNA（如病毒RNA）或内源非编码RNA（如LTR、剪接RNA等）在细胞内经过特定酶的作用而生成的。

siRNA的一条链被剪切成21-23个核苷酸的小片段，形成活性RNA双链（active RNA duplex）。

这个双链RNA具有与靶基因mRNA互补的序列，能够与之杂交并引起基因表达的沉默。

2. miRNA介导的RNA干扰miRNA是一类内源的、长度约为21-24个核苷酸的非编码RNA，它们通过与RISC复合体结合，调节细胞内多种基因的表达。

RNA干扰技术的原理与发展历程RNA干扰技术是一种现代的生物技术方法，可以用于破坏基因表达，从而实现抑制疾病基因的功能。

在临床治疗和基础研究中有广泛的应用，其原理和发展历程备受关注。

RNA干扰技术的基本原理RNA干扰技术的基本原理是利用 RNA 导致对相应的靶标基因的抑制。

在细胞内，RNA份为 mRNA和小 RNA，其中 miRNA、siRNA和 piRNA等小 RNA 的作用是调节基因表达和基因转录。

RNA干扰技术的目标是通过寻找相互作用的小 RNA和靶标mRNA来破坏这些 mRNA，从而实现对靶标基因的抑制。

RNA 干扰技术的发展历程RNA干扰技术的发展历程可以分为以下四个主要阶段：1. 第一阶段: 发现RNA干扰技术2006年，两位美国科学家安德鲁 Fire 和克雷格 Mello 发现了RNA 干扰技术，他们因该发现获得了2006年诺贝尔医学奖。

在数年的研究中，科学家们通过分离不同的分子和病毒来阐明 RNA干扰的机制和效应，同时也阐明它如何对人类和其他生物产生重要的影响。

2. 第二阶段: 研制 siRNA在RNA干扰技术的第二阶段中，科学家们研发出了一种新型的 RNA 分子——siRNA。

siRNA是一种短且特定的 RNA 分子，只有浓缩在一个特定区域的多核苷酸才能与特定的 mRNAs 相互配对，从而使它们被破缺并失效。

siRNA被普遍地用于基础研究和药物治疗，如肝癌等疾病的治疗。

3. 第三阶段: 应用 RNAi 技术治疗疾病RNA 干扰技术在 2004 年被应用于人类的第一次试验，试图以RNA 干扰技术治疗痴呆症状。

此后，RNA 干扰技术逐渐应用于许多领域，包括遗传病、感染病和癌症等的治疗。

目前， RNA 干扰技术的已经得到了广泛的应用，有许多企业、研究机构投入到RNA 干扰技术的研究和开发中，以期达到更好的治疗效果。

4. 第四阶段: 结合其他技术的RNA干扰技术的开发虽然 RNA 干扰技术本身已经可以实现高效的基因治疗，但是结合其他现代技术可以更好地发挥 RNA 干扰的疗效。