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近日，美国《科学》杂志评出了“2003年度十大科技突破”，其中“小核糖核酸如何协调细胞习性研究”再次人选。这是继2001年和2002年后，小核糖核酸（小RNA）相关科研进展连续第3年被《科学》杂志评为“年度十大科技突破”项目。

这个论名气不及基因组，讲影响不如干细胞，说热度比不上克隆人的“小RNA”究竟是什么？对人类健康和生命科学研究有何意义？日前，记者采访了刚刚从国外进行学术交流归来的第二军医大学南京军医学院分子医学研究所所长徐根兴教授，请他介绍这一代表医学前沿领域新技术的特点和发展趋势。


从植物细胞到RNA干涉徐教授说，生物体内的DNA（脱氧核糖核酸）通常是双链的，而RNA则大多是单链的，基因是由DNA通过转录形成信使RNA，随后翻译形成蛋白质才能起作用。而所谓小RNA则是双链的，较一般RNA短得多，它能对细胞和基因的很多行为进行控制，可指导染色体中的物质形成正确的结构。这些发现有望为科学家提供操作干细胞分化的新工具，如用于研制治疗癌症等因基因错误所致疾病的新方法。

科学家认识到小RNA可能是一个多面手的征兆出现于1990年，那时生物学家们在研究中偶然发现，矮牵牛等植物细胞中某些小RNA可能会取消各种基因的表达，称之为“共抑制”现象。后来在对真菌、线虫、果蝇、老鼠等动物细胞的进一步研究中，这种现象也得到了确认，但直到1998年，科学家才真正认识到这种分子的力量。“RNA干涉”现象是在线虫试验中观察到的，即双链RNA能抑制特定基因表达相应的蛋白质，首次证明此过程属转录后的“基因沉寂”，并证明了小RNA分子是某些基因抑制现象的幕后指使者。

小RNA和RNA干涉研究具有广泛的应用前景，有的科学家认为它有可能掀起一场生物革命。因为RNA干涉是一项快速、高效和便于操作的使靶基因失活的新技术，科学家可以据此设计出小RNA使某些基因沉寂。这是研究疾病机制和鉴定候选药物的关键步骤，也为将来可控地打开或关闭某一特定基因奠定了基础。RNA干涉同时还为疾病治疗开辟了新途径，如RNA干涉能减少肝炎病毒感染所需的蛋白质，从而达到减少病毒数的目的，甚至可以通过抑制病毒自身的信使RNA来抵抗感染，尤其有利于艾滋病的治疗。这项技术的意义远远不止于实验室，它已经扩展到包括抗病毒和抗癌治疗等多个应用领域。


让致病基因“沉寂”

徐教授说，尽管至今约有500多个基因治疗方案处于不同阶段的临床研究之中，但绝大部分是用功能性基因进行治疗，而当今人们更急需对付外来的或在体内异常致病基因，如艾滋病病毒基因、肝炎病毒基因、癌或突变基因异常作用引起的疾病。为清除这类致病基因，医生大多采取药物、放疗或手术等方法，但这同时也往往损害正常的基因，并难以有效控制有害基因所引发疾病的复发或转移。新的RNA干涉技术具有特异性抑制这类致病基因表达的特点，专一性和靶向性都很强。人们形象地称这一新技术可使有害基因休眠沉默，医学上称之为“基因敲低”或“基因沉寂”。

所谓RNA干涉技术就是指用配对的小RNA植入细胞，从而阻止相同序列的致病基因活动。前不久，《科学》杂志报道，美国科学家采用21个核苷酸的小RNA加入到感染了艾滋病病毒的细胞中，24小时后可减少艾滋病病毒基因表达90%以上，而4天后测定的艾滋病病毒抗原水平仍然很低。最近，徐根兴教授等采用小RNA直接抑制癌细胞中的特定基因，即在加入合成的双链RNA于培养的癌细胞中作用48小时，检测到该类基因表达产物蛋白质仅为对照组的10%以内。《自然》杂志介绍，美国学者将合成的小RNA直接注入鼠的肝脏，并将含有肝炎病毒与标志基因相连后感染鼠肝脏。结果表明，这种双链RNA可对标志基因的表达抑制分别达到81%和92.8%。目前另一研究小组正在设计RNA干涉技术的世界首次临床试验，其对象是艾滋病病人。


为生命科学研究提速

几十年来，人们一直认为RNA分子只会按照DNA的命令把遗传信息传递到蛋白质中去。但最近一系列发现表明，小RNA分子能够在细胞控制的许多方面起作用，它们能够反过来控制DNA，让其停止基因的复制或者改变基因显现的水平。甚至有迹象表明，某些小RNA分子能够通过引导基因打开或者关闭来决定某一个细胞的命运，这将会对引诱细胞形成某种特定类型的组织产生深远的影响。

虽说小RNA的作用机制目前还未完全搞清，但在线虫、果蝇、植物细胞及动物卵细胞的研究中已证实，直接导入或转染入细胞的小RNA通过特异性的几种酶的作用，可进一步形成RNA诱导基因沉默的复合体。这些复合体能特异性地与靶向信使RNA结合并进入再循环，进而形成不断放大的瀑布式放大效应，从而使RNA干涉作用在短时间内即可迅速有效抑制有害基因蛋白质或多肽的合成。

更有意义的是，研究者发现，利用小RNA技术还可方便快捷地将基因分为必需基因和非必需基因。因此，此项新技术可将过去无法确认的基因进行甄别分类。科学家认为，成千上万非编码蛋白质的RNA分子组成了巨大的分子网络，调节着细胞中的生命活动，这好比宇宙中的暗物质，将为基因组和生命科学研究提供重新审度细胞及其演化过程的新思路。

正是由于RNA干涉技术有望从“根”上治病疗疾，致使病基因静寂关闭，所以人们自然渴求尽快应用于临床。但徐教授特别强调，目前此项新技术研究大都来源于离体细胞实验，在体动物实验则刚刚开始，真正应用于人类疾病的防治尚待时日，还需要科学家广泛深入和细致持久的研究。