siRNA 的化学修饰和临床应用

孙莉萍 翁建 张秀明 张其清
( 厦门大学医学院 生物 医学工程研究中心、厦门市 生物 医学工程技术研究中心，厦门361005 )
摘要： RNA 干扰（RNAi）是目前分析基因组功能及基因治疗的一个有力工具，引起基因沉默现象的小干扰RNA（siRNA）需要经过适当的化学修饰才能应用于体内。该文总结了既能稳定siRNA 双链，又能有效抑制靶基因的几种常用化学修饰法，包括磷酸骨架修饰、核糖修饰和碱基修饰等。正确的修饰将会极大地促进RNAi 药物从体外到体内、从实验室到临床应用的转化。siRNA 作为一种很有潜力的药物将为治疗病毒性疾病、肿瘤和遗传病开辟一条崭新的道路。
关键词： siRNA； 化学修饰

RNA干扰（RNAi）是具有同源序列的双链RNA引起的转录后基因沉默现象，这一技术已成为分子生物学家分析基因组功能和基因治疗的一个有力工具[1]。 siRNA（小干扰RN A）是RNAi 的效应分子，由两条互补的RNA单链构成，长21～23 个核苷酸（nt）。siRNA 双链中和信使RNA（mRNA） 的靶向序列相同的链称为正义链，与之互补的另一条链为反义链。siRNA包括5′- 磷酸末端、19 nt 的双链区、3′- 羟基末端和2 个不配对的3′端核苷酸突起，可指导mRNA的裂解[2]（图 1）。

产生siRNA 的方法有多种，其中化学合成法简单易行。但由于siRNA 的稳定性较差，在体内容易被核酸酶降解，不易被组织吸收，因而在体内的应用受到了限制[1]。对合成的siRNA 进行化学修饰是可行的办法， 恰当的修饰能够增加siRNA 的稳定性，同时有效抑制目的基因的表达。未修饰的siRNA 与血浆蛋白亲和力不够，不被细胞摄取，所以用于治疗的siRNA 在不使用病毒等基因治疗载体时，需要先进行化学修饰[1]。siRNA的化学修饰主要有三类：磷酸骨架修饰、核糖修饰和碱基修饰。表1 总结了既能增加siRNA 的稳定性，又能维持其基因沉默效力的几种化学修饰。

表1 几种有效的siRNA 化学修饰（请点击放大后查看）

1. 磷酸骨架修饰
连接RNA 磷酸骨架的磷酸二酯键是核酸酶作用的化学键，而磷原子是核酸酶攻击的中心，对该原子稍加改变即会大大影响酶的降解作用，故研究最多的化学修饰是磷原子，如硫代修饰。硫代修饰最初广泛用于反义技术中提高寡聚核苷酸对核酸酶的抗性。硫代磷酸是用一个硫原子取代磷酸二酯键的非桥氧原子[图2(A)]，即P- S 键替代P- O 键，提高了siRNA 抗核酸酶的能力，增加它的稳定性[4]。