RNA干扰 从生物学到临床应用
RNA Interference
From biology to clinical applications
出版：Humana Press
索书号：Q522/R627m/2012/ Y
从最开始RNA干扰还只是注射到线虫里的一个人工合成物，到2006年Fire和Mello获得诺贝尔奖，再到现在临床试验以及Merck公司花10亿美元购买siRNA公司，RNA干扰领域的发展日新月异。
RNA干扰从其发现至今不足15年的时间，已经成为生命科学领域一种不可或缺的知识结构及研究手段。从生物学角度而言，RNA干扰是存在于生物体内的一种天然过程，负责限制外源性核酸，包括病毒及其他DNA或RNA分子，从而稳定体内的核酸。我们传统意义上对RNA干扰的理解还局限于外源性的双链RNA进入体内后产生的siRNA所诱导产生的基因转录后沉默效应，但是，近些年来，越来越多的文献报道不仅扩宽了原来关于siRNA所诱发的RNA干扰的理解，发现其不仅局限于对 基因的转录后沉默，还参与了基因的转录水平的调节及翻译的抑制过程；而且，证明一些内源性的非编码RNA，包括miRNA事实上属于RNA干扰的内源性过程，这一过程尤其在病毒与宿主细胞相互作用过程中得到很好的体现。本书的第一章和第三章中，针对上述RNA干扰概念的理解及其扩展都有系统的介绍，从而为使用RNA干扰作为重要的技术进行基因调节治疗奠定了基础。
RNA干扰可以高效，特异地沉默目标基因，从而不仅可以在功能基因组学中用于研究基因的功能，而且可以用于基因高表达相关的疾病的治疗中，如病毒感染，肿瘤及神经退行性疾病等，但是，这一技术的具体应用却存在很多的障碍。
第一，人们曾近以为siRNA足够小，不会诱发机体的先天免疫，但是自2005年开始，人们逐渐发现siRNA同样可以诱发机体非常强的先天免疫反应，从而一定程度上阻碍了RNA干扰的应用。针对这一问题，本书第二章不仅该书了哪些siRNA分子容易诱发机体的先天免疫，而且给出了快速鉴定可以诱发先天免疫反应的siRNA分子的具体方案，从而为筛选可用于体内治疗性研究的siRNA提供了有效的筛选手段。
第二，许多疾病中，遗传基因的改变可能仅仅发生在等位基因中的一个，这就要求应用RNA干扰手段进行这种疾病治疗时，所使用的siRNA必须只能抑制突变后的等位基因，而对野生型等位基因没有影响。这就是本书中第四章所提到的等位基因特异性基因沉默。这一点对于疾病的治疗时非常关键的。
第三，RNA沉默最主要的特点在于其特异性及高效性，但是大量研究已经发现siRNA在很多情况下会产生“脱靶效应”，即导致非靶基因的沉默；而且，很多情况下siRNA的沉默效果也不是很好。针对这些情况，本书第五章，第六章及第九章不仅综述了目前siRNA涉及的一些主要原则，而且增加了一些新的考虑因素，如在哺乳动物体内最常见的可变性剪接以及siRNA针对靶mRNA的可接近性问题，从而为设计具有更高特异性，有效性的siRNA分子奠定生物信息学基础。同时，为了达到对基因组相对较高的沉默效率，可以选择将多个shRNA串联表达，使用RNApolIII(第七章)或RNApolII (第八章)的启动子，都可以达到相对较高的沉默效率，相比较而言，后者毒副作用更小。另外，siRNA的稳定性问题也很大程度上影响其沉默效果。第十章给出了将siRNA进行2-氧-烷基修饰的具体过程，这种修饰不仅增加了siRNA的稳定性，而且更容易被细胞摄取，从而增强其沉默效率。
第四，RNA干扰成功应用之前需要解决的另一个非常重要的问题就是siRNA的导入问题，如何做到高效，特异，靶向。本书的第11-19章着重描述这一问题的解决方法。根据实验目的的不同，可以选择抗体导向的免疫脂质体将siRNA特异性的靶定目标细胞（第11章），也可以利用流体力学注射的方法将siRNA成功地导向肝脏，肺或脑部（第12章）；如需穿过血脑屏障，则可以选择阳离子纳米技术（第14章）；或者利用可降解的阳离子多聚物将siRNA定向导入癌症模型（第16章）；如果仅需要进行局部基因沉默，则有光诱导的RNA干扰方法可选（第17章）；或者也可以利用聚乙烯亚胺类物质PEI包裹的方法将siRNA导入目标细胞，不仅不容易被核酸酶降解，而且细胞摄入率高，细胞内的释放率也很高（第18章）。对于那些极难转染的细胞，则可以利用链球菌溶血素O可逆性渗透的方法将siRNA导入目标细胞（第19章）。另外，还可以利用固体表面进行siRNA的反式转染（第13章）或结合基因芯片，生物信息学及siRNA转染等方法（第15章），筛选并坚定功能基因。这不仅解决了siRNA的导入问题，对于功能基因组研究中基因功能的研究也非常重要。
最后，还要考虑到siRNA应用于临床治疗可能会遇到的问题。这里列举了目前RNA干扰应用于临床治疗的一些领域，包括神经病学相关疾病治疗（第20章），癌症免疫治疗（第21章），组织损伤（第22章）以及免疫排斥反应（第23章），过敏性疾病治疗（第24章），疼痛（第25章），流感（第26章）及卵巢癌的治疗（第27章）等。这些领域RNA干扰应用过程中特异性靶mRNA的选择及siRNA的高效靶向性导入问题等都在书中有详细的介绍。
总之，RNA干扰引发的基因特异性沉默，不仅是生物进化过程中一种保守的机体防御机制，由此产生的技术更为生命科学领域的研究开拓了新思路，新方法，并为疾病的治疗带来了新途径，新希望！因此RNA干扰引发的基因沉默是“理”，也是“金”。
在这本书中，作者总结了已有的理论知识和试验方法，包括具体的核酸的生化知识，药理学和信号转导通路的调控。通过收集不同领域对RNA干扰的探索经验，我们想达到两个目的：启发新的问题，为读者提供解决这些问题的工具。这本书包括三个部分：第一部分是RNA干扰的生理机制，主要阐述这个过程的生物学基础并为下一部分做铺垫。第二部分的题目是，“实验室的RNA干扰和siRNA的导入法”，主要介绍RNA干扰作为研究手段和治疗方法的实际应用。最后一部分重点讲述RNA干扰相关药物使用的临床前期及临床相关的实际问题。通过这样的划分，作者希望可以使本书的编排显得更具逻辑性。
目
录
前言
撰稿人
第一部分 RNA 干扰的生理机制
1 RNA干扰的内源性抗病毒机制：一个比较生物学观点
Abubaker
M.E. Sidahmed Bruce Wilkie
2在哺乳动物细胞中，siRNA监控先天性免疫的募集
Michael P. Gantier
Bryan R.G. Williams
3病毒感染细胞中microRNA和非编码RNA的研究现状
Dominique L. Ouellet Patrick Provost
4 RNA干扰引发的等位基因特异性沉默
Hirohiko
Hohjoh
5 考虑选择性剪切的siRNA计算机设计
Young J. Kim
6 生物信息学方法选择和优化siRNA
Pirkko
Muhonen Harry Holthofer
7 单个载体上共表达多个shRNA优化基因沉默
Yasuhito
Ishigaki Akihiro Nagao Tsukasa Matsunaga
8 应用表达多基因单位策略下调HIV-1
Jane Zhang John J. Rossi
9 基于靶位点的可接近性设计最佳siRNA
Ivo L. Hofacker
Hakim Tafer
10 2-氧-烷基siRNA的化学合成
Joachim W. Engels Dalibor
Odadzic Romualdas Smicius Jens Haas
第二部分 RNA干扰的实验室研究和siRNA导入
11 靶向树突状细胞的siRNA的特异性导入系统
Xiufen
Zheng Costin Vladau Aminah Shunner Wei-Ping Min
12 流体力学导入的实验方案
Piotr G. Rychahou
B. Mark Evers
13 在固体表面进行siRNA反式转染的新方法
Satoshi Fujita Kota Takano Eiji Ota Takuma Sano Tomohiro Yoshikawa Masato Miyake Jun
Miyake
14 神经退行性疾病中，运用非病毒载体导入siRNA进行基因沉默
Satya Prakash Meenakshi
Malhotra Venkatesh Rengaswamy
15 运用siRNA发现新的癌症信号通路
Jin-Mei Lai Chi-Ying F. Huang Chang-Han Chen
16 癌症研究中，运用生物可降解的聚合物介导sh/siRNA导入
Dhananjay
J. Jere Chong-Su Cho
17 用TatU1A向细胞导入siRNA和光诱导RNA干扰
Tamaki Endoh
Takashi Ohtsuki
18 体内聚乙烯亚胺(PEI)/siRNA介导的基因沉默
Sabrina Höbel Achim Aigner
19 多发性骨髓瘤细胞系siRNA的转染
Jose L.R. Brito Nicola Brown Gareth J. Morgan
第三部分 临床应用
20 应用RNA干扰在脑内进行治疗的新方法
Yukio Akaneya
21 癌症免疫疗法中受抑制的RNA分子
Chih-Ping
Mao T.-C. Wu
22 应用siRNA避免组织损伤
Zhu-Xu Zhang Marianne E. Beduhn
Xiufen Zheng Wei-Ping Min Anthony M. Jevnikar
23 应用基因沉默避免免疫排斥
Xusheng
Zhang Mu Li Wei-Ping Min
24 在过敏性皮肤病中，局部应用siRNA靶定皮肤树突状细胞
Miyuki Azuma Patcharee
Ritprajak Masaaki Hashiguchi
25 直接用siRNA进行体内疼痛研究
Philippe Sarret
Louis Doré-Savard Nicolas Beaudet
26 RNA干扰作为治疗体内流感的备用方法
Shaguna
Seth Michael V. Templin Gregory Severson Oleksandr Baturevych
27 评估卵巢癌基因沉默治疗方案中的靶标：体内和体外的方法
Anastasia Malek
Oleg Tchernitsa
（武汉大学生命科学学院研究生 洪强）