RNA干扰（RNAi）技术的原理解析与历史里程碑-赛默飞

RNAi 是一种几乎适用于所有真核生物体内功能缺失研究的特异、有效且非常成功的研究方法。赛默飞世尔科技已开发出两类能在 RNAi 中发挥功能的小 RNA 分子：小干扰 RNA（siRNA）分子和 microRNA (miRNA)。赛默飞世尔科技为体外和体内RNAi 分析提供了多种产品，包括高通量应用的文库。具体应选用的工具取决于您的模式系统、基因敲低所需的时间长度以及其他实验参数。 

RNAi是将与mRNA对应的正义RNA和反义RNA组成的双链RNA(dsRNA)导入细胞，可以使mRNA发生特异性的降解，导致其相应的基因沉默。它可以用来研究基因功能的新工具，研究信号传导通路的新途径，还可以开展基因治疗的新策略。  

基因过表达技术经常被用于分析基因功能及其在医学研究中的作用。不过，由过表达所引起的表型可能未反映出基因的真实功能。研究者也经常使用显性失活变异体；不过这些变异体并不适用于每一个蛋白，而且也可能获得难于解释的实验结果。人们也研发出敲除小鼠用于理解蛋白功能。此方法费力而且昂贵，并且可能导致胚胎致死表型。研究者也可使用反义RNA和核酶，不过这些技术都无法适用于所有的靶点，而且RNAi技术的效力比其他这些方法都要强大。 

人类基因组包含了数以千计可作为药物靶点的基因。RNAi技术能够被高效地用于靶点验证操作，进而对相关的基因进行鉴定和功能评估。RNAi技术还被应用于先导化合物或信号通路响应的相关研究中，作为评估基因表达标记的工具。总而言之，通过研发如Stealth™ RNAi一类的稳定修饰分子或慢病毒传递技术等体内的高效研究应用，RNAi技术将成为动物模型强大研究工具。 

RNA干扰（RNAi）简史 

图1.RNAi的演化 

RNA干扰（RNAi）是分子生物学领域最为重要的一项技术突破，它让我们能够在哺乳动物系统中直接观察特定基因的功能缺失效应。 

在1990年代早期，一些科学家分别独立在植物和真菌中观察到RNA能够抑制蛋白表达的现象（图1）。这一现象虽然得到鉴定，但尚未被理解，当时被称为转录后“基因沉默”和“抑制”（quelling）。在1998年，Fire和Mello在秀丽隐杆线虫中发现双链RNA（dsRNA）是蛋白表达序列特异性抑制现象的来源，他们将其称为“RNA干扰”（RNA interference）。由于向哺乳动物细胞递送用于RNAi的长双链RNA会受到非特异性的抑制，因此这时RNAi作为一种研究工具仅限于低等动物，这一阶段线虫的相关研究也得到很大促进。由于发现了RNA干扰现象，Fire和Mello赢得了2006年的诺贝尔生理或医学奖。 

在植物和无脊椎动物中的进一步研究证实了导致RNAi效应的实际分子是长度为21核苷酸的短双链RNA寡聚物，其内源的加工酶被称为“Dicer”。“Dicer”降解产物简称为“短干扰RNA”，如今以“siRNA”的名字广为人知。随后在2001年，siRNA被证实能够直接在哺乳动物细胞中介导siRNA作用，而不会引发非特异性效应。 

今天，我们对RNAi途径中的组件有了更全面的理解，包括这些组件行使其功能的效率，细胞mRNA序列识别和降解的特异性，以及设计和生成极其有效的RNAi试剂的多种关键需求。我们对于全新化学法的分析将进一步提升此项技术的效能，并帮助将其用于体内分析，如有可能，我们还会将RNAi技术应用于潜在的治疗用途。 

RNAi的应用 

RNAi技术能够针对基因组内数以千计可能贡献疾病表型的潜在基因，开展鉴定和功能分析。此外，RNAi技术还提供了阻断特定基因表达，以及评估化合物反应或信号通路改变的高效手段。 

RNA干扰（RNAi）工作原理 

RNAi技术利用了细胞自身天然的分子机器，通过短干扰RNA分子的促进作用，来高效地敲低所关注基因的表达水平。现有多种途径来诱导产生RNAi，包括合成分子、RNAi载体和体外切割（图2）。在哺乳动物细胞中，双链RNA的短小片段——短干扰RNA（short interference RNA，siRNA）引发了胞内靶标mRNA的特异性降解作用。 

在这一过程中，siRNA双链中的反义链成为多蛋白复合物——或称RNA诱导的沉默复合物（RISC）——的一部分，该复合物会识别对应的mRNA并在特定位点将其切割降解。之后，此信使RNA降解产物即会成为降解作用的靶分子，最终（被消除而）导致蛋白表达的缺失。 

图2.哺乳动物中的RNAi敲低方法 

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