RNAi w badaniach i medycynie
Odkrycie, że geny mogą być wyciszane przez segmenty dsRNA wprowadzane do komórek w hodowlach tkankowych zrewolucjonizowało badania nad funkcją genów. Wyciszanie genów przez dsRNA wykorzystuje naturalnie występującą maszynerię komórkową, która jest zaangażowana w przetwarzanie miRNA w komórkach eukariotycznych. Na przykład, każdy dsRNA jest rozszczepiany na małe kawałki przez enzym DICER. Kawałki te nazywane są krótkimi interferującymi RNA (siRNA) i mają długość około 20 do 25 nukleotydów. Podobnie jak miRNA, siRNA wiąże się z RISC i rozszczepia docelowe sekwencje mRNA.
Istnieją różne rodzaje syntetycznych dsRNA, które mogą być stosowane do zakłócania funkcji genów. Powszechnie stosowane cząsteczki obejmują siRNA, który omija rozszczepienie DICER, oraz mały spinkę do włosów RNA (shRNA), która w rzeczywistości jest jedną nicią RNA zawierającą dwa unikalne segmenty siRNA, która jest złożona w podwójną nić, z przylegającymi nukleotydami połączonymi poprzez ogrzewanie (annealing), a nie komplementarne parowanie zasad. W ten sposób powstaje struktura przypominająca spinkę do włosów, ponieważ na jednym końcu ma ciasną pętlę. Wewnątrz komórki, shRNA jest rozszczepiane na dwa składowe siRNA przez DICER.
RNAi jest wyjątkowo potężnym narzędziem badawczym. Syntetyczne dsRNA są zaprojektowane tak, aby zapobiegać ekspresji określonych genów, umożliwiając tym samym genetykom manipulowanie aktywnością genów w celu lepszego zrozumienia ich funkcji. Ponadto, nieprawidłowo nadaktywne geny przyczyniają się do powstawania niektórych chorób człowieka, a wyciszanie tej aktywności za pomocą RNAi stało się ważnym obszarem badań. RNAi jest badane jako forma leczenia różnych chorób, w tym zwyrodnienia plamki żółtej, zapalenia wątroby, AIDS, choroby Huntingtona i raka.
W zwyrodnieniu plamki żółtej sekwencje RNA, które blokują produkcję białka zwanego czynnikiem wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) w komórkach siatkówki, mogą hamować nadmierny wzrost naczyń krwionośnych siatkówki, które przeciekają i prowadzą do utraty wzroku. Leczenie zwyrodnienia plamki żółtej metodą RNAi polega na wstrzykiwaniu do oka „nagiego RNA”. Termin „nagie RNA” jest używany w celu odróżnienia tego podejścia od tych, które wykorzystują wektory wirusowe do wprowadzania dsRNA do chorych komórek. Interferujące RNA włączone do wektorów są badane pod kątem ich skuteczności w spowalnianiu wzrostu nowotworów. Na przykład transkrypty mRNA genów, o których wiadomo, że są nadmiernie aktywne w niektórych formach raka, stanowią użyteczny cel dla terapii opartych na RNAi, które mogą wyciszyć nadmiernie aktywne geny i spowolnić postęp choroby.
Faktory takie jak zapewnienie, że interferujące RNA dotrze do komórek i że same wektory wirusowe nie spowodują niebezpiecznych skutków ubocznych, skomplikowały rozwój terapii RNAi. Ponadto, podobieństwo sekwencji pomiędzy genami może powodować wiązanie dsRNA z prawidłowo funkcjonującymi genami. Może to prowadzić do wyciszenia zdrowych genów, niezbędnych do normalnego funkcjonowania komórek. Mimo to, technika ta jest nadal obiecująca w zastosowaniach medycznych.
Kara Rogers