RNAi的概念原理及应用
概念介绍
RNA干扰（RNA interference，简称RNAi）是一种通过切割特定的RNA分子从而靶向抑制基因表达的现象。RNAi是由双链RNA（dsRNA）介导的，该分子通过特定酶的作用，在细胞内特异性地靶向剪切所要抑制的基因的mRNA，从而减少该基因表达。
RNAi的原理
RNAi的原理涉及到一系列参与分子和酶的复杂反应过程。以下是RNAi的核心原理：
1. dsRNA的合成：RNAi开始于dsRNA分子的合成。这种dsRNA可以由病毒、转座子（转座元件）或基因重组技术产生。
2. DICER酶的激活：一旦dsRNA进入细胞，它将被DICER酶激活。DICER酶将dsRNA分子切割成更短的片段，称为小干扰RNA（siRNA）。
3. RISC复合物形成：siRNA进入RNA诱导靶向降解复合物（RISC），并与其中一个链片段结合。这个复合物可以将RNA靶向切割以达到靶向抑制基因表达的目的。
4. RNA降解或抑制翻译：RISC复合物可以选择性地降解目标RNA，或者防止它被翻译成蛋白质，从而达到抑制基因表达的效果。
RNAi的应用
RNAi在基因研究、亚细胞成像、诊断和治疗疾病等领域得到了广泛的应用。以下是RNAi的一些应用：
1. 基因功能研究
RNAi可以通过特异性地抑制某个基因的表达来研究其功能。研究人员可以通过合成siRNA靶向特定基因并转染到细胞中，以观察抑制该基因对细胞功能是否产生影响。
2. 药物研发
RNAi技术可以用于药物研发领域。通过抑制特定基因的表达，可以减少或阻断与该基因相关的疾病发展。研究人员可以设计siRNA，将其运用于药物传递系统，以治疗基因相关的疾病。 3. 农业领域
RNAi在农业领域有广泛的应用。例如，通过抑制植物中的特定基因表达，可以增强抗虫性、耐逆性等特征，从而提高农作物的产量和质量。
4. 病毒治疗
RNAi还可以用于治疗病毒感染。通过设计特定的siRNA，可以靶向抑制病毒的复制和传播，从而减轻或治愈病毒感染。
1 什么是siRNA和RNAi
双链RNA经酶切后会形成很多小片段，称为siRNA,这些小片段一旦与信使RNA(mRNA)中的同源序列互补结合，会导致mRNA失去功能，即不能翻译产生蛋白质，也就是使基因“沉默”了。
RNA干扰(RNAinterference，RNAi)是由双链RNA引发的转录后基因静默机制，它通过生物体内siRNA介导识别，特定RNA水解酶参与，并靶向切割同源性靶mRNA。实现RNA干扰现象是真核生物中普遍存在的抵抗病毒等外来入侵、抑制转座子活动、调控基因表达的监控机制。目前RNA干扰技术已成功用于基因功能和信号转导系统上下游分子相互关系的研究。随着研究的不断深入，RNAi的机制正在被逐步阐明，大量的论文被发表，成百上千的专利被授权或递交申请，而同时作为功能基因组研究领域中的有力工具以及新药开发的诱人前景，RNAi也越来越为人们所重视。
RNAi技术发展历程
1998：植物基因中基因沉默现象的发现
2000：哺乳动物细胞中基因沉默的实现
2001：被《科学》评为当年十大科技突破之一
2003：动物体内观察到RNA干扰作用
2004：在恒河猴上的SARS病毒研究取得进展
2004：Acuity Pharmaceutical 第一个RNA干扰药物申请IND
2004：siRNA Therapeutics 第一个RNA干扰药物申请IND
2005：第一个RNA干扰药物进入一期临床，取得良好的效果
2005：化学修饰的siRNA oligo 体内系统给药取得突破
2006：诺贝尔医学奖授予两美国RNAi技术专家
2007：美国卫生研究院（NIH）组建首个RNAi委员会，旨在为NIH 的科学主管给出有关如何尽可能改善他们对RNAi 技术的评估
截止2008年：已有七项核酸干扰药物项目在美国进入临床试验，其中，有一项药物已经推入到第III期临床试验
RNAi 2006诺贝尔医学奖述评
RNA干扰及其机制
RNA干扰（RNA interference, RNAi）是一种在真核生物中广泛存在的保守的基因调控机制。它通过靶向特定的RNA分子，降低或抑制其转录或翻译，从而实现对基因表达的调控。RNA干扰机制包括小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）和microRNA(miRNA)两种方式。
RNA干扰的机制主要涉及到siRNA和miRNA的合成、成熟和靶向调控过程。siRNA是由外源RNA（如病毒RNA）或内源RNA（如转座子RNA）降解产生的小分子RNA，它与RNA诱导的沉默复合体（RISC）相结合，通过序列互补靶向其作用靶标RNA分子，导致靶标RNA的降解或翻译抑制。miRNA则是内源性产生的一类小RNA，通过转录、剪切和成熟过程产生成熟miRNA，与RISC结合后， 靶向调控多个mRNA的翻译。
在siRNA合成过程中，双链RNA（dsRNA）首先由核酸多聚酶复制或RNA转录过程产生，而在miRNA合成过程中，则由miRNA前体RNA经过外核脱去部分序列后产生。这些长链RNA经过核酸酶Dicer酶的作用进一步加工成为长度约为21-23个核苷酸的双链小miRNA或siRNA。miRNA与RNA诱导的沉默复合体（RISC）结合后，通过序列互补机制靶向特定的mRNA，从而发挥调控的作用。
RNA干扰的调控作用主要通过两种方式实现：一是通过mRNA的降解，siRNA或miRNA与RISC结合后，通过靶标mRNA上的完全或部分互补序列，引导RISC靶向特定mRNA上的区域，使该mRNA受到核酸内切酶的攻击，导致mRNA的降解；二是通过转录的翻译抑制，siRNA或miRNA与RISC结合后，通过靶标mRNA上的互补序列，抑制其翻译的发生，使得mRNA不能被核糖体识别和翻译出蛋白质。 在细胞中，RNA干扰不仅参与基因的调控，还参与到染色体剪接、DNA甲基化和染色质乃至整个基因组的稳定性调控中。RNA干扰的缺陷或异常表达与多种疾病的发生和发展密切相关，如癌症、心血管疾病、免疫系统和神经系统等多种疾病。
RNA干扰
1.1rnai及发现
由双链RNA介导的序列特异性转录后基因沉默过程称为RNAi（RNAi）。Fire等人于1998年首次在cancorhabditiselegans中发现了RNAi效应，然后在许多动物中发现了RNAi效应，如苍蝇、锥虫、耳蜗蠕虫、线虫等。Wiang等人在小鼠卵母细胞和早期胚胎发育的研究中也发现了RNAi效应。最近，sagda等人发现哺乳动物细胞（如人类胚胎肾细胞、HeLa细胞等）中也存在RNAi效应，并发现短干扰RNA与两个对称核苷酸的双链可以诱导RNAi，而长dsRNA可以诱导细胞内干扰素系统，显示出广泛的非特异性抑制作用。动物体内的RNAi效应与PTGS（转录后基因沉默效应）和外源RNA导入植物细胞后的抑制现象非常相似。
随着对rnai的大量研究，人们发现它在许多生物体有着广泛的生理作用。hiroaki等用华丽新小杆线虫做表型缺失突变时发现，转座子静寂可能是rnai的一种自然功能，即rnai可以抑制转座子运动，keetting认为也可能是保护生殖腺细胞以防止转座子积累过多的一种进化机制。dvaid等认为在动物中rnai具有抗病毒反应与植物的ptgs一样抵抗病毒感染，许多研究表明rnai存在于线虫、锥虫、蜗虫、果蝇等低等动物到鼠等高等动物中，它可能是基因表达调控中的一种策略，它能适当的关闭以适应不同时段细胞的需要。很多研究显示在低等动物与高等动物中均可发生rnai并与双链rna特性有关，进而说明rnai可能是生物体在进化上的一种保卫机制。
1.2双链RNA（dsRNA）的生化特性
dsrna的长度对rnai效应的影响。在线虫、果蝇中研究表明较长的（>100bp）dsrna阻抑效应较强,在哺乳动物中，大于30bp的dsrna引起的阻抑效应是广泛的、非特异的，而3′对称性突出2个核苷酸的约21ntsirnas双链复合物可以诱导特异的阻抑效应或沉默效应。
