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RNA干扰的系统生物学研究进展_论文

中 国 实 验 诊 断学 2 0 1 6年 1 O月  第 2 O卷 第 l O期  一 1 7 83 一   文章编号 : 1 0 0 7 —4 2 8 7 ( 2 0 1 6 ) 1 0 —1 7 8 3 —0 3   RNA 干扰 的系统 生 物 学研 究 进 展  张  清  , 石 张镇  , 许  人  , 王世 宝  , 姜  娜  , 王  晶  , 郭 艳茹 , 孙延 霞  ( 1 . 吉 林 大学 中 日联 谊 医 院 肿 瘤 血 液 科 , 吉林 长春 1 3 0 0 3 3 ; 2 . 吉 林 大 学 第 一 医 院二 部 呼 吸 科 )   R NA 干 扰 ( R NAi ) , 又 名 RN A 沉默 , 是 指 由双链 D NA   ( d s R NA) 引 起 的特 异 性 基 因 抑 制 现 象 。 目前 , R NAi 已 经 成  为 了一 种 非 常 强 大 的实 验 方 法 , 用 于 大 规 模 的基 础 和 临 床 研  后 调控 因 子 。mi R NA 是 生 物 体 中 普 遍 存 在 的 内源 性 的 具 有  发 夹结 构 的单 链 转 录 产物 , 它通过 R NAi 机 制 发 挥 生 物 学 作  用, 靶 向抑 制 mR NA 翻 译 _ 1 ] , 从 而参 与 真 核 生 物 的 几 乎 所 有  基 因的表 达调控 。一些研 究表 明 , 外源 导入 的 s i R NA 能 使  体 内 和体 外 细 胞 的 R N Ai 途径饱和, 导 致参 与 竞争 的 s i R —   究 。虽 然 体 外 RN Ai 效果 很 好 , 但 它 在 应 用 于 体 内仍 有 挑 战  性, 这 也 是 临 床应 用 R NAi 技 术 的难 点 。 系 统 生 物 学 是 一 个  试 图 整 合 不 同 层 次 信 息 以理 解 生 物 系 统 如 何 行 使 功 能 的 学  术 领 域 。R NAi 的系 统 生 物 学 研 究 内 容 主 要 包 括 : 研 究 参 与  R NAi 过 程 的组 分 , 探 索 各 不 同 组 分 之 间 的 相 互 关 系 和 相 互  作用 , 建立整个 R NAi 系统 的可理解模 型 与仿 真 , 用 来 指 导  NAs 的效 果 下 降 , 而 增 加 他 们 的 靶 基 因的 表 达 水 平 。 而 s i R —   NAs 使 R NAi 途径 饱和 的同时, 也 能 导 致 内源 性 mi RN A 的  功能失调_ 2 。 ] 。即, 外 源引入 的 s . R NA 与 内 源 性 mi R NA 这  两 种 小 RN As 都 与 RN Ai 途 径 相关 。   2  R NA i 的 动 力 学及 建模  合理的设计实验和临床上应用 R NAi 为 基 础 的治 疗 。   R NAi 的动力学研究是 R NAi 系 统生 物学 研 究 的 重 要 部  分 。对 R NAi 动 力 学 的深 入 研 究 是 临 床 应 用 RN Ai 的基 础 ,   尤 其 确 定 取 得 临 床疗 效所 需 的 给药 方案 将 是 成 功 应 用 R NAi   的 重要 部分 。 目前 研 究 体 内 R NA i 需要 高成本投入 , 全 面 探  起始 阶段, d s RN A被 d i c e r酶 剪 切 成 s i RN A。 有 实  验_ 4  表 明 d s R NA 的 初 始 剂 量 越 大 产 生 的 沉 默 效 应 越 显 著 。   也就是说 , RNA i 反应 程 度是 受 d s R NA 初 始 剂 量 大 小 的 影  响 。2 0 0 5年 , Gr o e n e n b o o m   MA 等 人 _ 7 ] 对 核 心 途 径 建 立 了三  索 R NA i 的过程 , 正确 理解影 响 R NAi 的动力 学参数 , 可 以  专 门定 制 和优 化 用 于科 研 与 临床 的 方 案 , 从 而 节 省 大 量 的 时  间 和资 源 。数 学 建 模 使 用 简 单 的 动 力 学 方 程 反 映 R NAi 过  程 中 的每 一 步 , 可 以 揭 示 许 多 有 关 RN Ai 动 力 学 方 面 的 问  个扩展模型对 R NAi 的剂 量 依 赖 性 做 出 了 系 统 生 物 学 阐 述 。   其中“ RN a s e 模 型” 说 明 了特异性 核糖 核 酸酶 ( R Na s e ) 降 解  s i R NA 涉 及 的 饱 和 动 力 学 , 即剂 量依 赖是 由 于 s i R NA 降 解  酶 的 饱 和 引起 。通 过模 型证 实 了 每个 mR NA 产 生 的 d s RN A  题 。部 分 研 究 者 在 这 方 面 做 了一 些 工 作 , 也 给 我 们 带 来 了更  深 的思 考 。 以下 就 对 于 在 研 究 R NAi 系 统 生 物 学 过 程 中 的  数是 确定 阈值 的 主要 因 素 , 即 每 个 mRNA 产 生 的 d s R NA 越  多, 触 发 基 因沉 默 的 阈 值 越 低 。 同理 , 增加 R d Rp合 成 d s R—   NA 的速 率 也 可 以 使 相 关 模 型 的 阈值 降 低 。另 外 一 些 研 究 也  几 个 关 键 问题 进 行 分 别 阐述 。   1   RNAi 的 机 制  表 明 了 阈值 的 存 在 : L i p a r d i 等人[ 8   发 现 在 果 蝇 胚 胎 提 取 的  d s R NA 剂 量 低 于 阈 值 浓 度 不 能 诱 发 R NAi , 而 十 倍 剂 量 时 便  能够 触 发 R NAi ; L i 等人_ 9   的 结 果 也 说

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