【www.zhangdahai.com--村官述职报告】
[摘要] RNA干扰是由双链RNA引发的序列特异的基因沉默现象，其中长度为21～23 nt的小RNA分子（small interfering RNA，siRNA）是引起RNA干扰现象的直接原因。利用siRNA使基因沉寂从而调节目的蛋白的表达，在疾病的基因治疗中有巨大的应用价值。哮喘是一种常见的多发病，在治疗上仍面临极大的挑战。利用siRNA技术治疗哮喘是当今最新的一种治疗手段，虽然应用才刚刚起步，但其革命性的治疗理念，无疑给哮喘患者带来了新的希望。
[关键词] RNA干扰；siRNA；哮喘；治疗
[中图分类号] R562.2+5 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2012）01（b）-012-02
siRNA as a therapy for asthma treatment
NI Zhenhua1,2, WANG Xiongbiao3*
1.Lab Center of Putuo Central Hospital, Shanghai 200062, China; 2.Interventional Cancer Institute of Chinese Integrative Medicine, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, Shanghai 200062, China; 3.Department of Respiratory Medicine of Putuo Central Hospital, Shanghai 200062, China
[Abstract] RNA interference is the process of gene silencing by 21-23 nucleotides double-stranded small interfering RNA molecules. RNAi via siRNAs now demonstrates great value in gene therapy by interfering with the expression of a specific gene. Asthma as a chronic airway inflammatory disease faces great challenges in treatment. However the therapeutic advantages of siRNAs show great promise of applying siRNAs to alleviate asthma symptoms.
[Key words] RNA interference; siRNA; Asthma; Therapy
支气管哮喘是一种常见的呼吸道疾病，其发病率呈逐年上升趋势，成为严重影响人类健康和生活质量的疾病之一。近年来，随着对哮喘发病机制的进一步认识，哮喘已被确定为一种由多种炎性细胞（如嗜酸粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞等）所介导的慢性呼吸道炎症性疾病[1]。尽管哮喘治疗取得了很大的进展，但人们还在尝试从哮喘发病的不同环节着手，控制哮喘的发作，例如服用糖皮质激素类抗炎药物，采用抗-IgE抗体的治疗等[2]。基因治疗是当今最新的一种治疗手段[3]，虽然在哮喘治疗领域应用才刚刚起步，但其革命性的治疗理念，无疑给哮喘患者带来了新的希望。
1 siRNA的发现、功能和意义
RNA干扰现象最初是在植物和线虫的研究中意外发现的，研究人员发现导入的外源核酸片段能够序列特异地抑制内源基因的表达[4-5]，直到1998年，这个谜团才被华盛顿卡耐基研究院的Andrew等人解开，他们证实经纯化后的双链RNA能够序列特异地阻断相关基因的表达[6]，并将这一现象命名为RNA干扰（RNA interference，RNAi）。随后的研究发现，长度为20 nt左右的小RNA分子是引起RNA干扰现象的直接原因，这种小RNA分子被称之为小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）[7-8]。由于RNA干扰具有快速、高效、特异等多个优点，近年来被迅速应用于核酸制药研究[3]。目前，国际上已有多种基于siRNA技术的治疗药物进入了临床试验阶段，如Acuity Pharmaceuticals的bevasiranib，Sirna Therapeutics的Sirna-027和Alnylam Pharmaceuticals的ALN-RSV01，分别用于治疗眼部疾病和呼吸道疾病[9]。
2 siRNA技术在哮喘治疗中的应用
现有研究已证明哮喘是气道的一种炎症性疾病，其中Th2细胞因子如IL-5、IL-13等扮演着重要作用。IL-5作用于嗜酸粒细胞，是促进嗜酸粒细胞成熟和分化的一种重要细胞因子[10]，其表达水平在哮喘患者的气道黏膜组织中显著上调[11]。IL-13主要由活化的Th2细胞分泌，是诱导IgE合成的主要因子。Huang HY等[12]通过气管注射表达IL-5 siRNA的慢病毒后，显著改善了哮喘小鼠的气道高反应性和嗜酸粒细胞浸润，从而使哮喘得到控制。类似的Lively TN等[13]的研究发现给予哮喘小鼠尾静脉注射IL-13 siRNA后，能减少哮喘小鼠的气道阻力, 同时对哮喘引发的肺功能失调具有明显的改善作用。由于转录因子对于Th细胞的分化、炎性细胞因子的表达起着重要作用，因此针对转录因子的干扰调节也是一个较好的靶点。信号转导和转录激活因子6（STAT6）是哮喘发病中一种重要的转录调节因子，Darcan-Nicolaisen等人通过滴鼻给予哮喘小鼠STAT6 siRNA后发现，STAT6 siRNA干扰组嗜酸粒细胞数目以及气道高反应显著减少，IL-4和IL-13的表达水平也显著降低。除此之外，Suzuki M等[14]通过siRNA干扰沉默哮喘小鼠的CD40基因后也达到了类似的效果，注射CD40 siRNA后能显著降低IgE、IL-4和 IL-5的表达量。上述实验证明通过siRNA技术干扰沉默哮喘发病过程中的一些关键基因能有效改善哮喘的气道炎症和高反应性，显示了良好的应用前景，不失为哮喘治疗的新手段。
3 siRNA技术应用于哮喘治疗所面临的问题
3.1 靶点的选择，高效和特异siRNA的制备
由于支气管哮喘的发病机制决定了靶点的选择，对支气管哮喘的深入研究极为必要。根据已有的认识，同时参考反义核苷酸基因治疗的初步成果，可以选择多个炎症环节作为siRNA的靶点。共刺激分子CD86，Th2炎性因子IL-3、IL-4、IL-5，炎症转录因子NF-κB将成为未来研究的重点。高效和特异的siRNA制备也是决定siRNA制药成败的关键因素。
3.2 siRNA作用的特异性
虽然早期的研究表明，siRNA只作用于序列完全互补的靶基因，对靶基因的序列识别是一个高度特异的过程。但随着研究的深入，人们逐渐发现siRNA不仅抑制与其序列完全互补的靶基因的表达，还能抑制序列部分匹配的非靶基因的表达，这种现象被称为siRNA的脱靶效应[15]。这种效应将是产生siRNA药物毒副作用的一个主要来源，因此下一步的研究需要研发出有效的方法来减少脱靶效应的产生。
3.3 siRNA导入方式
导入方式同样是十分重要的，这不仅体现在用于高效和特异siRNA的筛选上，而且直接决定了治疗的疗效。吸入途径是理想的局部治疗途径，但由于实验动物无法主动吸入，目前普遍采用滴鼻或气管内给药，但其作用局限，药物不能分布到全肺，而封闭式雾化吸入装置用药量大，浪费严重，吸入方式急需改进[16]。
3.4 siRNA药物的转运载体的选择
由于siRNA的分子量较大，并且带有负电荷，限制了其自由穿过细胞膜，因此选择合适的载体是保证siRNA药物能进入靶细胞的关键。评估现有载体的转导效率、寻找新的高效载体是siRNA治疗哮喘研究的重要内容之一，这也是siRNA药物应用中最为棘手的一个问题，即如何高效地将siRNA分子转运到靶器官，并使其进入靶细胞[17]。siRNA常用的转运载体大致分为两大类：①以质粒或病毒为载体表达siRNA片段。虽然病毒载体能获得较高的效率，但对人体而言，病毒性载体可能会诱导机体产生某种程度的免疫反应，存在潜在的致癌性，其安全性问题仍难以克服；②另一种为非病毒载体，体外制备的siRNA与非病毒载体混合后将输送到体内。非病毒载体具有无传染性、稳定性好、无免疫原性、能够像常规药物一样应用等优点而受到许多研究人员和临床医生的关注[18]。非病毒载体主要有脂质体、多聚物和分子偶联体等[19]。但目前存在的主要问题是转染效率低、表达时间短暂、载体/DNA长期保存不稳定等缺点[20]。
4 结语和展望
总之，哮喘是常见病、多发病，在治疗上仍面临极大的挑战，随着siRNA技术的掌握和应用，我们有可能在哮喘治疗上获得突破性的进展。在这些方面，国外也刚刚起步，如果我们能从中取得突破，在支气管哮喘领域迅速地缩小与发达国家的差距，将产生巨大的社会和经济效益。
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（收稿日期：2011-10-26）
