RNA干擾（RNAi）技術的原理解析與歷史里程碑 -賽默飛

閱讀：71 發(fā)布時間：2025-9-5

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RNA干擾（RNAi）是一種轉錄后基因沉默的機制，同時也是一項成熟的實驗技術，它改變了研究人員研究哺乳動物基因表達的方式，并持續(xù)為如今的基因功能研究提供有價值的實驗結果。 RNAi技術大大提高了在哺乳動物細胞和動物模型中進行基因功能缺失分析的便利性、速度和特異性，因此長期以來一直是深受研究人員信賴的一種選擇。而小干擾RNA（siRNA）作為RNAi技術中最為常用的一種手段，近年來作為一種潛在治療性產品備受關注。

RNAi 是一種幾乎適用于所有真核生物體內功能缺失研究的特異、有效且非常成功的研究方法。賽默飛世爾科技已開發(fā)出兩類能在 RNAi 中發(fā)揮功能的小 RNA 分子：小干擾 RNA（siRNA）分子和 microRNA (miRNA)。賽默飛世爾科技為體外和體內RNAi 分析提供了多種產品，包括高通量應用的文庫。具體應選用的工具取決于您的模式系統、基因敲低所需的時間長度以及其他實驗參數。

RNAi是將與mRNA對應的正義RNA和反義RNA組成的雙鏈RNA(dsRNA)導入細胞，可以使mRNA發(fā)生特異性的降解，導致其相應的基因沉默。它可以用來研究基因功能的新工具，研究信號傳導通路的新途徑，還可以開展基因治療的新策略。?

基因過表達技術經常被用于分析基因功能及其在醫(yī)學研究中的作用。不過，由過表達所引起的表型可能未反映出基因的真實功能。研究者也經常使用顯性失活變異體；不過這些變異體并不適用于每一個蛋白，而且也可能獲得難于解釋的實驗結果。人們也研發(fā)出敲除小鼠用于理解蛋白功能。此方法費力而且昂貴，并且可能導致胚胎致死表型。研究者也可使用反義RNA和核酶，不過這些技術都無法適用于所有的靶點，而且RNAi技術的效力比其他這些方法都要強大。

人類基因組包含了數以千計可作為藥物靶點的基因。RNAi技術能夠被高效地用于靶點驗證操作，進而對相關的基因進行鑒定和功能評估。RNAi技術還被應用于先導化合物或信號通路響應的相關研究中，作為評估基因表達標記的工具?？偠灾ㄟ^研發(fā)如Stealth™ RNAi一類的穩(wěn)定修飾分子或慢病毒傳遞技術等體內的高效研究應用，RNAi技術將成為動物模型強大研究工具。

RNA干擾（RNAi）簡史

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圖1.RNAi的演化

RNA干擾（RNAi）是分子生物學領域最為重要的一項技術突破，它讓我們能夠在哺乳動物系統中直接觀察特定基因的功能缺失效應。

在1990年代早期，一些科學家分別獨立在植物和真菌中觀察到RNA能夠抑制蛋白表達的現象（圖1）。這一現象雖然得到鑒定，但尚未被理解，當時被稱為轉錄后“基因沉默"和“抑制"（quelling）。在1998年，Fire和Mello在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現雙鏈RNA（dsRNA）是蛋白表達序列特異性抑制現象的來源，他們將其稱為“RNA干擾"（RNA interference）。由于向哺乳動物細胞遞送用于RNAi的長雙鏈RNA會受到非特異性的抑制，因此這時RNAi作為一種研究工具僅限于低等動物，這一階段線蟲的相關研究也得到很大促進。由于發(fā)現了RNA干擾現象，Fire和Mello贏得了2006年的諾貝爾生理或醫(yī)學獎。

在植物和無脊椎動物中的進一步研究證實了導致RNAi效應的實際分子是長度為21核苷酸的短雙鏈RNA寡聚物，其內源的加工酶被稱為“Dicer"。“Dicer"降解產物簡稱為“短干擾RNA"，如今以“siRNA"的名字廣為人知。隨后在2001年，siRNA被證實能夠直接在哺乳動物細胞中介導siRNA作用，而不會引發(fā)非特異性效應。

今天，我們對RNAi途徑中的組件有了更全面的理解，包括這些組件行使其功能的效率，細胞mRNA序列識別和降解的特異性，以及設計和生成極其有效的RNAi試劑的多種關鍵需求。我們對于全新化學法的分析將進一步提升此項技術的效能，并幫助將其用于體內分析，如有可能，我們還會將RNAi技術應用于潛在的治療用途。

RNAi的應用

RNAi技術能夠針對基因組內數以千計可能貢獻疾病表型的潛在基因，開展鑒定和功能分析。此外，RNAi技術還提供了阻斷特定基因表達，以及評估化合物反應或信號通路改變的高效手段。

RNA干擾（RNAi）工作原理

RNAi技術利用了細胞自身天然的分子機器，通過短干擾RNA分子的促進作用，來高效地敲低所關注基因的表達水平?，F有多種途徑來誘導產生RNAi，包括合成分子、RNAi載體和體外切割（圖2）。在哺乳動物細胞中，雙鏈RNA的短小片段——短干擾RNA（short interference RNA，siRNA）引發(fā)了胞內靶標mRNA的特異性降解作用。