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制药之道——RNA干扰技术

来源:网络资源 2009-09-02 10:38:53

  生物技术行业往往重复着这么一个个故事:将一种全新的技术从实验室里带出来,应用于新药研发,并最终开发出全新的治疗药物。那些上个世纪70-80年代建立的公司已经一次又一次地重复了这个故事,不管是建立最早的Genentech公司,还是现在规模最大的Amgen公司,或是被誉为“生物技术之星”的Biogen公司都是如此。只要是取得了成功的都重复了这个故事,而只要重复了这个故事,也便就成功了。许多通过这条途径获得的药物都已经成为“重磅炸弹”级的药物了——年销售额这10亿美元以上的药物被成为“重磅炸弹”级药物。这些药物与传统的不一样,他们都是蛋白,其原本就是是机体本身的组成部分。 这个故事的下一个主角将是一种正在浮现的能从遗传水平使疾病“沉默”的技术,这就是RNA干扰技术(RNA interference,RNAi)。

  哈佛大学的学者日前首次在活体动物中证明通过RNA干扰技术能治疗肝病。这一研究将发表在Nature Medicine 杂志的2003年3月刊上。许多肝病都表现为肝细胞的死亡——细胞凋亡。而细胞的死亡往往是由Fas蛋白所导致的。如果能逆转或阻止这种肝细胞死亡,将能治疗许多种肝病,包括自身免疫性肝炎,病毒性肝炎,移植排斥性肝炎等等。哈佛大学血液研究中心的Judy Lieberman等人通过RNAi技术使Fas受体沉默,从而成功地在自身免疫性肝炎小鼠模型中预防了肝衰竭和肝纤维化。试验结果发现未接受RNAi治疗的小鼠有40%在3天内死亡,而40只接受RNAi治疗的小鼠有33只活了下来,10天后研究人员检查这些小鼠的肝脏,发现完全正常。

  RNAi的最主要作用是可以特异性地使特定的基因沉默,从而起到控制细胞的各种高级生命活动。这为各种疾病如病毒病和肿瘤等的防治打开了一道全新的途径。

  RNAi的发现要追溯的1995年,当时康乃尔大学的Su Guo博士在实验中想通过反义RNA阻断美丽线虫的par-1基因表达,同时她还在用正义RNA做了一个对照试验,试图观察到对照试验组基因表达增强的现象。但是结果却发现反义和正义RNA都阻断了该基因的表达。Su Guo等人当时一直不能解释这一现象。直到1998年,Andrew Fire等人的研究才发现这是由于Su Guo在试验中污染了双链RNA所致。并且还证明了双链RNA能高效特异性地阻断相应基因的表达。Andrew Fire将此称为RNAi。双链RNA进入细胞后,在酶的作用下被裂解成小RNA片段(siRNA,又称小干扰RNA),并扩增。 siRNA又在酶的作用下被解开变成单链,并和某些蛋白形成复合物。这种复合物与siRNA互补的mRNA结合。一方面使mRNA被RNA酶裂解,另一方面以siRNA作为引物,以mRNA为模板,在RNA合成的聚合酶作用下合成出mRNA的互补链。结果mRNA也变成了双链RNA,它在酶的作用下也被裂解成siRNA。这些新生成的siRNA也具有诱发RNAi的作用。这样就形成了一种聚合酶链式反应,而是特定的基因表达被阻止。

  其作用机理是随后的研究中发现,RNAi现象广泛存在于线虫,果蝇,斑马鱼,真菌以及植物等大多数真核生物,这些生物体利用RNAi来抵御病毒的感染,阻断转座子的作用。

  由于RNAi的重要意义和近年来不断取得研究进展,《科学》杂志(Science)在2001年将其列为十大科学成就之一,2002年又将其列为当年十大科学成就之首。同时《自然》杂志(Nature)也将小RNA评为2002年重大科技成果之一。

  时至今日,风险投资对RNAi技术已经表现得“垂涎三尺”了。“已经有许多风险投资和我进行过非正式的接触。”Lieberman说道。一家位于麻省剑桥的RNAi药物开发公司Alnylam制药公司成立之初就获得了1750万美元的风险投资——要知道,在过去两年里风险投资对刚成立的生物技术公司简直是滴水不施的,而Alnylam却能获得如此大笔投资。“毫无疑问,RNA干扰技术是过去几年中所浮现出来的一项革命性突破,”Alnylam公司的首席执行官John Maraganore说到。John Maraganore原先是千年制药公司(Millennium Pharmaceuticals)一名主要科学家。“RNAi将成为继重组蛋白和单克隆抗体之后的最主要药物类别。”他说。

  日前,Ribozyme公司也获得了4800万美元进行RNAi的商业化开发。Ribozyme希望到2005年能进行到一期临床试验。Ribozyme制药公司的首席执行官Howard Robin说,RNAi经过近数年的化学和药理学的研究,“给了公司极大的信心去从事这个最能令人兴奋的医药领域商业化发展”。Robin还说公司在过去的18个月中也一直在进行RNAi研究,目前公司已经申请了50多件RNAi技术专利。

  当然,在取得最终成功之前,还有许多的问题需要一个个地解决。首先就是如何使RNAi进入人体。Lieberman及其同事在小鼠试验中在能被肝细胞摄取的部位给小鼠注射了大量的RNAi。Lieberman指出她目前的这一试验还无法应用到人体实验中,因为如此大剂量的RNAi会对人体造成很大的危害。而动物实验中之所以选取肝脏,其主要原因就是RNAi进入肝脏远较进入其他器官容易。Lieberman说她的这一试验只不过是在理论上证明了RNAi治疗的可能性。同时Maraganore也指出,事实上Alnylam公司目前所从事的研究也大多集中在如何使RNAi进入人体上。

  Maraganore对RNAi的前景充满了信心。他说第一个抗体药物从实验室走到药柜花了整整20年的时间。但是现在,无论是Amgen公司的Enbrel还是强生公司的Remicade都成为了重磅炸弹药物(Enbrel和Remicade均是治疗类风湿性关节炎的抗体药物)。Maraganore称他会使RNAi花比这少得多的时间进入药柜。

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