RNA抗病毒防御机制的研究进展

合集下载

哺乳动物中RNA干扰研究进展

哺乳动物中RNA干扰研究进展
( 疆 石 河 子 大学 动 物 科技 学 院 , 疆 石 河 子 82 0 ) 新 新 3 0 3NA 引起 , 泛存在 于动 、 广 植物 中的序 列 特 异性 转 录后 基 因沉默 , 是
生物体在 进化过 程 中, 御 病 毒 感 染及 由 于 重复 序 列 和 突变 引起 的基 因组 不 稳 定 性 的保 护机 制 。论 文从 抵
不 能全部 清楚 其 功 能 。近 来 , 向遗 传学 技 术 是最 释 。直到 1 9 , i 等[ 才 对 Gu 的现象 反 9 8年 F r A 3 e ] oS等
有效 的研究 基 因 功 能 的技 术 , 基 因 重 组技 术 耗 时 但
作 出了解 释 , 为 以上 现象 是 由于 体外 转 录的 R 认 NA 中污 染 了微 量 双链 R NA 而 引起 。并 发 现 经过 纯 化
19 9 0年 ,J re sn R 等 为 了 加 深 矮 牵 牛 花 的细胞 系 中 。这种 现象 提示 了 RN 机 制是 一种 进 ogne Ai (eu is 的紫色 , p tna ) 他们 导人 了一个外 源 色素 合 成基 化上 保守 的防御 机 制 。 因拷 贝 , 是试 验并未 达 到预期 的结 果 , 多花 瓣 的 但 许 颜色并 未加深 , 而呈 现 杂色或 者 全 白色 , 明色 素 反 表
R NAi 象 、 NAi 生机制 、 乳动 物 中的 RNAi 象和 R 现 R 发 哺 现 NAi 与抗 病 毒 感染等 几 个方 面做 了综述 , 细介 详
绍 RN 在哺 乳动 物 中的 应 用。 Ai
关键 词 : RNA 干 扰 ; 乳 动 物 ; 用 哺 应
中 图分 类 号 :8 2 4 ¥ 5 . ¥5.;872 文献标识码 : A 文 章 编 号 :0 75 3 ( 0 80 。0 50 1 0 。0 82 0 ) 50 5—5

RNA干扰的机制及应用研究

RNA干扰的机制及应用研究

RNA干扰的机制及应用研究RNA干扰是一种常见的基因沉默现象,它通过RNA介导的机制抑制了目标基因的表达。

RNA干扰技术已经被广泛应用于基因功能的研究、基因治疗、病毒防治等方面。

本文将从RNA干扰的发现、机制、应用以及未来的研究方向四个方面来分析RNA干扰技术。

一、RNA干扰的发现RNA干扰最早是在植物体系中发现的。

1990年代初,研究人员发现一个叫做PTGS(post-transcriptional gene silencing)的现象,即植物细胞在接受病毒侵袭后,能够对病毒RNA进行序列特异性的剪切、降解和沉默。

2001年,RNA干扰现象被发现并证实存在于小鼠细胞中,这标志着RNA干扰技术正式进入了哺乳动物体系中的应用研究。

二、RNA干扰的机制RNA干扰的机制可以分为siRNA途径和miRNA途径。

二者的共同点都是通过RNA结构具有“互补性”来实现对靶基因的靶向沉默。

siRNA途径:siRNA是一种由RNA多聚酶Dicer处理mRNA而产生的双链RNA分子,其长度一般在21~23个核苷酸左右。

siRNA可以和RISC(RNA-induced silencing complex,RNA诱导的沉默复合物)结合,形成基因诱导的沉默复合物(gene-induced silencing complex,GISC)。

GISC可以很好地识别特定靶基因,并使RNA逊式降解(RNAse H)或翻译停止。

miRNA途径:miRNA是一种在细胞发育和分化方面起重要作用的小RNA分子,长度一般在21~24个核苷酸左右,具有一定的保守性。

miRNA的合成过程比siRNA略微复杂,但机理类似于siRNA。

miRNA的生物学功能是干扰翻译或即时沉默,这主要是通过miRNA结合到3'UTR(未翻译区域)上来完成的。

三、RNA干扰的应用RNA干扰技术可以被广泛应用于基因功能的研究、基因治疗、病毒防治等方面。

基因功能的研究:RNA干扰技术已经被广泛应用于功能基因组学研究。

siRNA和microRNA用于抗病毒的研究进展

siRNA和microRNA用于抗病毒的研究进展

DOI: 10.3969/j.issn.1673-713X.2021.01.009·综述·siRNA和microRNA用于抗病毒的研究进展孙博,林嘉杰,王树松,孙绍光1999 年,Hamilton 和Baulcombe[1]首次提出了小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)的概念,发现植物中自然发生的siRNA 能引起转录后的基因沉默现象。

2001 年,Elbashir 等[2]发现合成的siRNA 能够引起不同哺乳动物细胞系的基因沉默现象。

这一发现表明,通过合成siRNA 能够引发可控的基因沉默现象,甚至有可能作为基因特异性治疗剂。

近年来,通过siRNA 来沉默病毒复制关键基因的表达,已成为抗病毒感染研究的热点。

1993 年,Lee 等[3]在秀丽隐杆线虫中首次发现了微RNA(microRNA,miRNA)。

该线虫中lin-4 基因的两种小转录物(分别为22 和61 nt)能与lin-14 mRNA 的3'-UTR 发生碱基互补配对,从而抑制lin-14 mRNA 的翻译。

2000 年,Pasquinelli 等[4]发现了第二种miRNA——let-7,同时发现let-7 在不同物种中高度保守。

这促使大量研究人员投入到miRNA 的研究中。

随着研究的不断深入,发现miRNA 水平的紊乱与多种疾病的发生有关[5-6]。

需要特别指出的是,miRNA 在病毒感染过程中发挥重要作用。

有研究表明,miRNA 既能抑制病毒在宿主细胞内的复制,也能促进病毒在宿主细胞内的复制[7-8]。

这说明miRNA 模拟物和miRNA 拮抗剂有望成为抗病毒药物的研发热点。

因此,探究参与病毒感染过程中的siRNA 和miRNA,对病毒感染的治疗具有重大意义。

1 siRNA 和 miRNA 的生成siRNA 是一种长度为21 ~ 23 bp 的小片段双链RNA (double stranded RNA,dsRNA),主要引起RNAi 现象。

RNA病毒的致病机制及其防治

RNA病毒的致病机制及其防治

RNA病毒的致病机制及其防治病毒是一种生物体,它不具备自主繁殖的能力,而是借助于感染其他生物细胞来进行繁殖,因此也被称为寄生生物。

而RNA病毒则是一类以RNA为基因组的病毒。

目前,已经发现了多种RNA病毒,比如流感病毒、埃博拉病毒、登革热病毒等,它们对人类健康构成了极大的威胁。

接下来,我们将分析RNA病毒的致病机制及其防治方法。

一、RNA病毒的致病机制RNA病毒感染人体后,它会侵入人体细胞并利用细胞内的代谢机制进行复制。

RNA病毒的基因组是由RNA构成的,而RNA本身是一种相对不稳定的分子。

因此在RNA病毒复制的过程中,可能会发生一些突变,导致病毒的致病性增强,也就是说,病毒的复制过程中会产生多个毒株,这些毒株之间可能存在一些差异。

RNA病毒感染人体细胞后,它会利用细胞内的生物合成系统,合成自己的复制酶和其他蛋白质,以及一些需要的中间体,然后利用这些物质合成大量的新病毒颗粒。

这些新颗粒会在细胞内自发组装成一个完整的病毒颗粒,并且在细胞内殖入到其他细胞中进行感染。

在这个过程中,RNA病毒会摧毁感染的细胞,并且导致一系列的病理反应,比如发热、头痛、肌肉酸痛等症状。

二、RNA病毒的防治方法RNA病毒的防治方法主要有两种:一种是疫苗预防法,另一种是药物治疗法。

1、疫苗预防法疫苗是一种预防传染病的方法,它主要通过注射一定量的病毒抗原或者病毒基因,来激发人体免疫系统产生相应的抗体或者免疫记忆细胞,从而为将来的感染做好预防。

目前,已经有多种RNA病毒的疫苗被研制出来,比如流感病毒疫苗、脊髓灰质炎疫苗、乙型肝炎疫苗等。

这些疫苗的研制主要需要先从病毒中筛选出相应的抗原,然后将这些抗原和疫苗佐剂一起进行充分混合,最后注射到人体中。

科学家们已经在RNA病毒的疫苗研制方面取得了一些重要的进展,比如在新冠病毒疫苗的开发方面,已经有多个疫苗得到了临床试验的许可。

2、药物治疗法药物治疗法是对RNA病毒进行治疗的另外一种常见且有效的方法。

RNA干扰技术的应用前景

RNA干扰技术的应用前景

RNA干扰技术的应用前景一、简介RNA干扰技术是一种通过介导特定RNA序列降低或抑制目标基因表达的方法。

它通过引入外源性双链RNA(dsRNA)分子,激活内源性RNA干扰机制,从而导致靶向特定mRNA的降解和靶标基因的沉默。

这一技术已经被广泛应用于基础生物学研究和生物医学领域,取得了重要的突破。

本文将探讨RNA干扰技术的应用前景。

二、农业领域1.提高农作物抗性通过应用RNA干扰技术,我们可以有效地靶向关键基因进行沉默,从而提高农作物对病原体、害虫和环境胁迫的抵抗力。

例如,靶向病原性真菌基因的RNA干扰技术可以有效抑制病害的传播,提高农作物的产量和品质。

2.调控农作物发育RNA干扰技术可以通过沉默植物内源性基因的表达,实现对农作物发育的精确调控。

这种技术可以用于改善农作物的大小、形状、颜色等特征,从而提高农作物的市场竞争力。

三、医学领域1.基因治疗RNA干扰技术在基因治疗中具有重要意义。

通过针对特定基因的干扰,可以有效地治疗一些遗传性疾病,如囊性纤维化、遗传性视网膜病变等。

此外,RNA干扰技术还可以抑制癌基因的表达,达到抗癌治疗的效果。

2.药物研发RNA干扰技术可用于药物的研发。

通过靶向特定基因的RNA干扰,可以筛选出具有特定治疗效果的候选药物。

这种技术可以促进药物的研发进程,提高新药的研发成功率。

四、病毒学研究RNA干扰技术在病毒学研究中起到了重要的作用。

通过利用RNA干扰技术,可以有效地抑制病毒的复制和传播,从而开发出新的抗病毒药物。

此外,RNA干扰技术还可以用于研究病毒的生命周期和致病机制,为病毒学研究提供了有力的工具。

五、遗传学研究RNA干扰技术在遗传学研究中的应用也愈发重要。

通过靶向特定基因的RNA干扰,可以对基因功能进行研究,揭示基因在生物体内的作用机制。

此外,RNA干扰技术还可应用于基因组学和转基因研究等领域。

六、总结RNA干扰技术作为一种先进的基因沉默技术,具有广泛的应用前景。

它在农业领域可以提高农作物抗性和调控农作物发育;在医学领域可以应用于基因治疗和药物研发;在病毒学研究领域可以用于抗病毒药物开发;在遗传学研究中可以揭示基因功能等。

RNA干扰的研究进展

RNA干扰的研究进展

【摘要】rna干扰( rnai) 是指内源产生或人为转染进入细胞的小干扰双股rna在细胞内特异性地诱导同源互补的mrna 降解, 从而阻断相应基因表达的现象。

rnai在生物界中广泛存在, 其发生过程主要分为3个阶段:起始阶段、效应阶段和扩增阶段。

它在抵御病毒感染、维持基因组稳定、基因表达调控等方面发挥重要生物学作用。

随着人们对rnai研究的不断深入,rnai技术作为基因沉默的一个工具,已被广泛用于基因功能研究、疾病的靶点治疗等方面的研究。

【关键词】rnai;基因沉默;sirna;基因治疗【中图分类号】r394 【文献标识码】a 【文章编号】1008-6455(2012)02-0031-02rna干扰(rna interference, rnai)是近年来新发现的一种重要的基因表达调控方式,它是由内源产生或人为转染进入细胞的小干扰双股rna(small interfering double strand rna, sirna)诱导产生的一种转录后基因沉默(post2transcrip tional gene silencing, ptgs) 现象。

它是一种进化上保守的抵御转基因或外来病毒侵犯的防御机制,广泛存在于生物界,从低等原核生物,到植物、真菌、无脊椎动物,甚至近来在哺乳动物中也发现了此种现象,由于使用rnai技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达,所以被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗等领域。

1 rnai的发现1990年,jorgensen等[1]将产生色素的基因导入矮牵牛中,试图加深花朵的颜色,结果很多花没有变成深紫色,反而成了花斑的甚至白的。

表明不仅导入的基因未表达,而且本身同源的基因失活。

从而发现在转基因植物中存在基因表达的共抑制现象,即转入的外源基因和本身的同源基因都被抑制,出现基因沉默现象。

后来发现在其它许多植物中也有类似的现象。

首次发现dsrna 能够导致基因沉默的线索来源于线虫的研究。

RNA干扰技术

RNA干扰技术

2006年的诺贝尔生理学奖获得者:
Andrew Z. Fire Craig C. Mello
Glossary (术语)
RNAi----- RNA interference (RNA干扰) siRNAs-----Small interfering RNAs (小干扰性RNA)
dsRNA------double strand RNA(双链Байду номын сангаасNA)
研究发现最有效的siRNAs是21个碱基大小、3’端有两个
突出碱基的双链RNA。
(UU)dTdT
dTdT(UU)
siRNA的序列专一性要求非常严谨,与靶mRNA之间一 个碱基错配都会显著削弱基因沉默的效果。
The targets of the RNAi-directed gene silencing (RNA干扰指导的基因沉默的结果):
3、RdRP的功能似是产生以单链RNA引导的dsRNA的合成, 而dsRNA经dicer切割成siRNA,从而放大并维持PTGS 效应。
线虫中的随机降解性PCR模型
RNA-directed RNA polymerase
RICS
RNA-induced silencing complex
Gene silencing
在果蝇的研究中同样发现RNAi。通过显微注射或者通 过基因枪将dsRNA注入果蝇胚胎中能够引发基因沉默。在 过去的几年中RNAi技术在果蝇的研究中成为一种反向遗传 工具,用于鉴定功能缺失表型。
2001年Elbashir等《 Nature》上首次报道通过21个核苷 酸的siRNA成功地在哺乳动物培养细胞中诱导特异性基因沉 默。随后,在小鼠等多种细胞中也取得了成功。
PTGS------Post-transcriptional gene silencing 转录后基因沉默

RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用

RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用

RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用概述随着病毒感染和流行病的威胁日益加剧,开发高效安全的疫苗成为了保护人类健康的紧迫任务。

目前广泛使用的传统疫苗生产方法已经趋于成熟,但是存在反应较慢、生产成本高等问题。

因此,近年来,一种新型的疫苗生产技术——RNA干扰技术——越来越受到关注,并在病毒疫苗研究中得到广泛应用。

本文将对RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用做一简要概述。

RNA干扰技术简介RNA干扰(RNAi)是一种基因靶向的干扰技术,可在细胞内诱导基因沉默。

RNAi是由双链RNA进入细胞引起的一系列反应,先由RNase-III超家族酶切断外来双链RNA成为长约21至23个核苷酸的小干扰RNA(siRNA),然后与Argonaute蛋白结合形成RNA-诱导的沉默复合物(RISC),最终通过靶向mRNA作用致使靶向mRNA的基因沉默。

RNAi技术可以被用来逆转疾病相关基因的表达,促进健康的基因表达,而在病毒疫苗研究中,研究人员可以利用RNAi技术加速病毒感染的理解,以及开发新的疫苗和抗病毒药物。

RNA干扰技术在病毒疫苗研究中的应用1. 病毒生物学研究病毒生物学研究是RNAi技术最早被应用的领域。

利用RNAi技术,研究人员可以直接敲除病毒基因,或降低基因表达水平,进而了解病毒进入细胞、复制和扩散的分子机制。

例如,在SARS冠状病毒的研究中,利用RNAi技术验证了ACE2蛋白是病毒侵染血吸虫刺环虫(SARS-CoV)所必需的受体。

另一方面,利用SARS-CoV相关基因敲除的RNAi模型,研究人员揭示了一系列SARS-CoV的复制和扩散机制。

2. 疫苗临床前研究RNAi技术可以用于病毒疫苗的临床前研究,通过敲除或降低病毒基因表达,将RNAi技术与传统的疫苗生产方法相结合,可以快速开发新型的病毒疫苗。

例如,研究人员利用RNAi技术针对流感A(H1N1) 病毒基因进行了敲除,成功生产出可用于预防流感的新型RNA干扰疫苗。

RNA功能及研究进展

RNA功能及研究进展

RNA功能及研究进展摘要核糖核酸(RiboNucleic Acid 简称RNA)由至少几十个核糖核苷酸通过磷酸二酯键连接而成的一类核酸,因含核糖而得名,简称RNA。

RNA普遍存在于动物、植物、微生物及某些病毒和噬菌体内。

RNA和蛋白质生物合成有密切的关系。

在RNA病毒和噬菌体内,RNA是遗传信息的载体。

RNA一般是单链线形分子;也有双链的如呼肠孤病毒RNA;环状单链的如类病毒RNA;1983年还发现了有支链的RNA分子。

RNA能够充当“信使”,传递DNA(脱氧核糖核酸)上的遗传信息,将其用于蛋白质的生产合成。

研究显示,向生物体内注入微小RNA片段,会干扰生物体本身的RNA“信使”功能,导致相应蛋白质无法合成,从而“关闭”特定基因。

科学家认为,采用RNA干扰技术直接从源头上让致病基因“沉默”,也许可以更有效地治疗某些疾病。

前言RNA指ribonucleic acid 核糖核酸,核糖核苷酸聚合而成的没有分支的长链。

分子量比DNA小,但在大多数细胞中比DNA丰富。

RNA主要有3类,即信使RNA(mRNA),核糖体RNA(rRNA)和转运RNA(tRNA)。

这3类RNA分子都是单链,但具有不同的分子量、结构和功能。

rRNA是核糖体的组成成分,由细胞核中的核仁合成,而mRNA、tRNA在蛋白质合成的不同阶段分别执行着不同功能。

mRNA是以DNA的一条链为模板,以碱基互补配对原则,转录而形成的一条单链,主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达,是遗传信息传递过程中的桥梁。

tRNA的功能是携带符合要求的氨基酸,以连接成肽链,再经过加工形成蛋白质。

在RNA病毒中,RNA是遗传物质,植物病毒总是含RNA。

近些年在植物中陆续发现一些比病毒还小得多的浸染性致病因子,叫做类病毒。

类病毒是不含蛋白质的闭环单链RNA 分子,此外,真核细胞中还有两类RNA,即不均一核RNA(hnRNA)和小核RNA(snRNA)。

hnRNA是mRNA的前体;snRNA参与hnRNA的剪接(一种加工过程)。

几种生物新技术的研究进展

几种生物新技术的研究进展

三种生物新技术在微生物研究中的应用进展摘要:本文对几种时下比较热门的生物技术的应用原理、存在的问题和研究进展进行了简单阐述,并且结合自己研究的领域,浅析了这些新兴的生物技术在生物防治真菌中研究的实际应用。

关键词:微生物新技术;基因编辑技术;RNA 干扰技术;DNA 芯片技术一、基因组编辑新技术:CRISPR–Cas近年来,随着生物技术突破性的变革及科学家们不断的努力,新的基因编辑技术不断涌现出来,出现了当下最热门最新型的CRISPR/Cas9 基因编辑系统。

近日,中国科学家利用该基因编辑技术对抑制狗骨骼肌生长的基因(MSTN)进行了敲除,培育出两只肌肉发达的“大力神”狗,成功构建了世界首个基因敲除狗模型。

科研人员所使用的“基因编辑技术”,顾名思义,能够让人类对目标基因进行“编辑”,实现对特定DNA 片段的敲除、加入等。

而CRISPR/Cas9 技术自问世以来,就有着其它基因编辑技术无可比拟的优势,技术不断改进后,更被认为能够在活细胞中最有效、最便捷地“编辑”任何基因。

1. CRISPR/Cas9 基因编辑技术概述CRISPR/Cas9 基因编辑技术是最近几年出现的一种由RNA 指导Cas 核酸酶对靶向基因进行特定DNA 修饰的技术。

它是细菌和古细菌为应对病毒和质粒不断攻击而演化来的获得性免疫防御机制。

此系统的工作原理是crRNA (CRISPR-derived RNA) 通过碱基配对与tracrRNA (trans-activating RNA) 结合形成tracrRNA/crRNA 复合物,此复合物引导核酸酶Cas9 蛋白在与crRNA 配对的序列靶位点处剪切双链DNA ,从而实现对基因组DNA 序列进行编辑;而通过人工设计这两种RNA,可以改造形成具有引导作用的gRNA (guide RNA),足以引导Cas9 对DNA 的定点切割。

作为一种RNA导向的dsDNA 结合蛋白,Cas9 效应物核酸酶是已知的第一个统一因子(unifying factor),它能够共定位RNA、DNA 和蛋白,从而拥有巨大的改造潜力。

应用RNAi技术防控猪病毒病研究进展

应用RNAi技术防控猪病毒病研究进展
Vi sRe ,0 1 1 1 2 : rsigteV5e i etg J . r s 2 1 , 6 ( ) o u
1 5 1 .
[ 7 Gan nCA, s F na e e a.E rec f e p 2] go MuiN,o tn t 1 megneo nw t e c i G, a y
基 金项 目 : 东省 自然 科 学 基金 项 目( R oO 0 2 山 Z 2 lCQ 1 ) 作者简介 : 吕素 芳 ( 9 2 ) 女 , 苏 东海 人 , 18 - , 江 助理 研 究 员 , 士 , 硕 主要 从 事 基 因 工程 与分 子 生物 学研 究 。 *通 讯 作 者
豢 豢 豢 粜 豢 张 豢 豢 求
Absr c : r i e cr o i u yp ( ta t Po c n ic v r s t e 2 PCV一 2) i h a a i e a ntofa c l c i i e s y r m e n s t e c us tv ge ole ton ofd s a e s nd o si
a h N E5 Be c M 2]
. m i , ma o t e l Ch me i o — S t S M Ra mo r hy S, t h a i rc p r
c a a t rs t fr c m b n ntp r i e c r o iu y e 2 e ~ h r c e ia i o e o on i a o cn ic v r s t p x
动 物 医 学 进 展 。0 2 3 ( 0 :0 7 2 1 ,3 1 ) 7 —4
Pr gr s n V e e i r e ii o e s i t rna y M d cne

MicroRNA在昆虫-病毒互作中的作用研究进展

MicroRNA在昆虫-病毒互作中的作用研究进展

MicroRNA在昆虫-病毒互作中的作用研究进展吴萍【摘要】MicroRNA(miRNA)是一类小的非编码RNA,广泛参与生长发育、细胞凋亡、肿瘤、抗病毒等一系列重要的生命过程。

近年来的研究发现,miRNA在宿主与病毒的互作机制中发挥重要作用。

文中结合近几年在昆虫miRNA抗病毒免疫作用方面的研究成果,简要综述了miRNA的产生机制,与靶基因的结合特点,昆虫宿主编码的miRNA及病毒编码的miRNA在昆虫宿主-病毒互作中的作用。

%MicroRNA(miRNA)as small non-coding RNA widely participates in a series of important biological processes including development,cell apoptosis,tumor and anti-viral responses.Recently,studies suggest that micorRNAs play key roles in host-virus interaction.This article reviewed the mechanism of microRNAs biogene-sis,interaction between miRNAs and target genes,the roles of miRNA in host-virus interaction based on the re-cent achievements in insects.【期刊名称】《江苏科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(030)002【总页数】6页(P183-188)【关键词】昆虫;病毒;microRNA;互作【作者】吴萍【作者单位】江苏科技大学蚕业研究所,江苏镇江212018【正文语种】中文【中图分类】S881.2MicroRNA(miRNA)是一类由18~25个核苷酸组成的小的非编码RNA.miRNA 广泛存在于动物、植物和病毒等生物中,在物种进化中高度保守,并具有时空表达特异性,参与包括生长发育、细胞凋亡、肿瘤、抗病毒等一系列重要的生命过程[1-2].RNA干扰 (RNA interference) 作为一种先天的抵抗病毒感染的防御机制最早是在植物中发现的[3], 随后研究发现,RNA干扰在昆虫自身免疫体系中也扮演着重要角色.研究表明:宿主编码的miRNA在受到病毒感染后,其表达水平会发生显著变化[4].差异表达的miRNAs可能是由宿主免疫应答反应引起或由病毒感染诱导的调控因子导致.另一方面,病毒编码的miRNA也可调控自身与病毒复制相关基因或宿主免疫相关基因,从而进一步增加了宿主—病毒互作的复杂性.文中结合近几年昆虫miRNA在抗病毒免疫机制中的作用研究成果,就miRNA的产生,与靶基因的调控及在昆虫—病毒互作中的作用研究进展作一简要综述.1.1 标准途径通常,由宿主细胞和DNA病毒编码的miRNA由标准途径生成.即首先由RNA 聚合酶Ⅱ将细胞核内编码 miRNA 的基因转录成初级转录物 (primary miRNA, pri-miRNA),初级转录物除具备典型的mRNA特征外(含5’端帽子和3’端poly A 结构),还具有1个或多个茎环结构.初级转录物在位于细胞核中的Drosha酶和DGCR8/Pasha 蛋白的共同作用下被加工成约 70 nt 的不完全配对茎—环结构的miRNA前体(precursor miRNA, pre-miRNA).而后 pre-miRNA 在核输出蛋白-5(Exprotin-5)的帮助下,从细胞核转运到细胞质,被细胞质中的Dicer 酶及其辅助因子TRBP切割成3’端有两个碱基突出的 18~25 个核苷酸长度的双链 miRNA:miRNA*分子.成熟的miRNA与Ago1或Ago2等复合物形成RNA诱导沉默复合体(RNA induced silencing complex, RISC),通过与靶mRNA的特定序列互补或不完全互补结合,诱导靶mRNA剪切或者阻止其翻译而对靶基因表达进行调控[5-9].1.2 非标准途径近年来,研究发现, miRNA前体可不依赖于由Drosha酶和DGCR8蛋白组成的miRNA加工子(Microprocessor)而从其他非标准途径生成(图1).例如,有些miRNA前体的生成无需Drosha酶,可由剪接体剪切短的含有发卡结构的内含子(称为mirtrons)而来[10];有些miRNA前体可由tRNase Z 酶剪切tRNA而来,如miR-1983[11];还有些miRNAs可来源于小核仁RNA(snoRNA),这类RNA主要位于核仁上,参与特定位点的甲基化和其他RNA的假尿苷化[12].以上来源的miRNA虽然其前体的生成可不依赖Drosha酶,但成熟的miRNAs仍需Dicer酶在细胞质中的剪切.1.3 RNA病毒基因组来源的miRNARNA病毒曾被认为是不可能编码miRNA的,理由如下:1) 大多数RNA病毒的复制都在细胞质中进行,而细胞质中缺乏Drosha酶,因而初级转录物没法形成miRNA 前体.2) 病毒编码的miRNA会诱导RNA干扰应答从而降解RNA病毒自身的基因组.事实上,miRNA生成的非标准途径无需Drosha酶的剪切,这为RNA病毒编码miRNA提供了可能性.研究表明:当DNA病毒编码的miRNA前体插入RNA 病毒基因组中,可被成功地加工为成熟的miRNA.如来源于EB病毒(Epstein barr virus)的pre-miR-BART2R插入到TBEV (Flavivirus tick-borne encephclitis virus)基因组中,被加工成miR-BART2,而不影响TBEV病毒的复制[14].来源于宿主的miR-124可从重组的正链RNA病毒、辛德毕斯病毒(Sindbis virus)中产生[15].近年来,在反转录病毒,如人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus, HIV)、牛白血病病毒(Bovine leukemia virus, BLV)、猴泡沫病毒(Simian foamy viruse,SFV)中发现了大量的miRNAs[16-18].在RNA病毒中,如西尼罗病毒(West Nile virus, WNV)、登革热病毒(Dengue virus, DENV)以及甲型肝炎病毒(Hepatitis A virus, HAV)也被证实可编码miRNA[19-21].一般认为,人类以及大多数动物的miRNA 通过与靶基因 mRNA 的3’非翻译区(3’UTR区)完全或不完全互补配对,诱导靶mRNA的降解或抑制靶基因蛋白的合成,从而参与基因的表达调控.种子序列(成熟miRNA 5’端的第2~8个核苷酸)与靶基因3’UTR区的结合通常要求完全互补.越来越多的研究表明,种子序列的完全配对并不是必需的,可以允许有至多1个碱基凸起或错配[22].种子序列也不仅仅局限于miRNA 5’区,miRNA 3’端或中间序列与靶基因的配对也能发挥对靶基因的调控作用[22-23].起初人们认为,在动物中,miRNA与靶基因的结合配对仅局限于靶基因mRNA的3’UTR区.现在很多证据表明这类特异性结合也可发生在靶基因mRNA的5’非翻译区或开放阅读框区域.例如,由巨细胞病毒(cytomegalovirus)编码的miR-US25-1可以和细胞周期调控相关基因(BRCC3, EID1, CD147等)的5’UTR配对结合并抑制其表达[24].Argonaute (AGO) HITS-CLIP以及 PAR-CLIP数据分析表明,将近一半的AGO 与miRNA的结合位点位于开放阅读框内[25-26].研究表明:miRNA对靶基因不仅具有负调控作用,即降解靶RNA或翻译抑制,miRNA对靶基因还有正调控作用,这可能是因为增加了靶基因mRNA的稳定性或与靶基因启动子序列的结合引发了翻译激活.例如,miR-128可以诱导与脑发育相关基因的表达[27].文献[28]肝脏中特异表达的miR-122 与丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus,HCV) mRNA 5’UTR区给合从而引起病毒增殖,同时还增加了HCV基因组RNA的稳定性.有些miRNAs 可以和靶基因启动子的TATA框结合使得靶基因的表达水平上调[29].一个miRNA可作用于多个靶基因,一个靶基因又可同时受多个miRNA调控,这使得miRNA与靶基因之间的调控更为复杂.3.1 昆虫编码的miRNA病毒与宿主相互作用是病毒感染致病以及免疫的生物学基础,病毒感染宿主后通过多种信号传导途径引起应答基因,包括miRNAs表达水平的变化.近些年,很多研究学者利用日趋先进的高通量测序技术对宿主受病原菌入侵后,宿主miRNA的表达谱进行了广泛研究.宿主感染病毒后miRNA表达谱的变化至少归为两类:一是为病毒的增殖提供更适宜的细胞内环境;二是诱导宿主免疫应答反应从而抑制病毒增殖[30-31].例如,文献[4]采用Solexa高通量测序技术对家蚕质型多角体病毒 (Bombyx mori cytoplasmic polyhedrosis virus, BmCPV)感染中肠及对照中肠组织进行了小RNA测序分析,58个microRNAs在家蚕感染中肠组织和对照中肠组织中的表达有显著差异.差异表达的miRNAs的靶基因预测分析表明大多数靶基因的功能与应激和免疫相关.文献[32]预测在果蝇中,有超过70个miRNAs 参与果蝇免疫系统相关的Toll信号通路、Imd信号通路以及JNK和JAK/STAT信号通路的调控,推测由miRNA介导的RNA干扰途径可能是果蝇先天的广谱型免疫机制.冈比亚按蚊编码(Anopheles gambiae)的两个miRNA, aga-miR-2304以及aga-miR-2390经预测可能靶向作用于抑制素和酚氧化酶原基因[33].文献[34]的研究发现,烟草天蛾(Manduca sexta)在受到病原菌侵染后,其miRNA表达谱变化涉及到编码病原物模式识别、酚氧化酶原激活、抗菌肽合成以及保守免疫信号转导等多个免疫应答相关通路的基因的表达.MiR-8是经实验室验证的,和昆虫免疫应答相关的miRNA.它可负调控果蝇中编码Drosmycin 以及Diptericin等抗菌肽(AMP)基因的表达[35],使得AMP在非感染情况下维持较低水平,从而确保免疫反应维持内稳态.果蝇中若缺失miR-8,则其体内的AMP将显著升高.miR-8对AMP的负调控也在小菜蛾(Plutella xyloshella)的幼虫实验中得到了证实.该研究还发现,miR-8可正向调控Serpin-27的表达,Serpin-27可抑制Toll通路的激活.当感染病原菌时,由于miR-8表达下调从而抑制Serpin-27表达,进而激活Toll通路[36].家蚕编码的miR-278-3p 可通过调控IBP2基因的表达进而调控BmCPV的增殖[37].研究表明:宿主基因组编码的microRNA既可调控宿主的基因也可作用于病毒的基因,从而可调控病毒的增殖.文献[38]的研究发现谷实夜蛾(Helicoverpa zea)Hz-miR24在感染囊泡病毒(ascovirus)晚期可下调ascovirus 病毒基因组编码的DNA依赖的RNA聚合酶及其beta亚基的转录水平.家蚕编码的bmo-miR-8可靶作用于多个家蚕核型多角体病毒(BmNPV)基因,抑制bmo-miR-8的表达可导致家蚕脂肪体中BmNPV病毒滴度减少为原来的1/8[39].蚊子细胞C6/36感染登革热病毒后,miR-252表达水平上调3倍,抑制了miR-252的表达,登革热病毒基因组RNA水平上调1.5倍[40].文献[41]的研究发现Wolbachia(一种节肢动物生殖组织内的共生细菌)感染蚊子后,可诱导在蚊子中特异表达的aae-miR-2940的表达,aae-miR-2940又可通过诱导宿主金属蛋白酶(metalloprotease)基因的表达,显著提高宿主细胞中Wolbachia的感染浓度.研究发现,aae-miR-2940也可通过诱导金属蛋白酶基因而正向调控WNV的复制[42].此外,病毒还可通过破坏宿主miRNA来抑制宿主的先天免疫,实现帮助其自身繁殖的目的[43].3.2 昆虫病毒编码的miRNA病毒编码的miRNA可靶作用于病毒基因,从而可调控病毒基因组复制或抑制宿主抗病毒应答反应.第一个经鉴定的昆虫病毒编码的miRNA是来源于棉铃虫囊泡病毒编码的HvAV-miR-1.它可下调病毒编码的DNA聚合酶进而影响病毒基因组的复制[44].家蚕核型多角体病毒(BmNPV)编码的bmnpv-miR-3在BmNPV感染早期,可靶作用于病毒DNA结合蛋白p6.9基因以及其他晚期表达基因[45],这对BmNPV的复制非常有利.首先,可自主调控BmNPV增殖,避免过度复制;其次可抑制晚期表达基因在感染早期的表达;最后可调控宿主免疫应答反应[46].苜蓿银纹夜蛾杆状病毒AcMNPV编码的AcMNPV-miR-1可靶作用于ODV-E25[47].该基因是一个晚期表达基因,编码约25 kDa的包涵体类病毒(ODV)的结构蛋白,同时也可编码出芽病毒(BV)的膜[48-49].研究发现,AcMNPV-miR-1过表达可促进ODV的形成,虽对BV病毒的复制无影响但可削弱其传染性[50].抑制AcMNPV-miR-1的表达会显著降低包涵体的数量.棉铃虫杆状病毒(Helicoverpa zea nudivirus-1,HzNV-1)在潜伏期仅表达一个非蛋白编码基因,即持续感染相关基因(persistency-associated gene 1, pag1)[51].pag1编码的2个miRNAs可降解病毒早期基因hhi1的转录本,对病毒维持潜伏期发挥重要作用.若pag1基因缺失,HzNV-1病毒将不能进入潜伏期.另一方面,研究表明,昆虫病毒的miRNA也可通过调控宿主基因的表达从而建立病毒的感染并在宿主体内成功复制.这可能是通过调节对某一特定通路起决定性作用的靶基因而导致的[52].例如,家蚕核型多角体病毒(BmNPV)编码的BmNPV-miR-1可下调核输出蛋白Exportin-5的协同因子Ran的表达,从而阻断miRNA 前体运送至细胞质,进而影响感染BmNPV细胞中成熟miRNA的表达丰度[39].再如,由WNV病毒编码的 KUN-miR-1可以正向调控蚊子细胞中编码GATA结合蛋白4基因(GATA- 4)的表达.沉默GATA- 4基因的表达可降低WNV病毒RNA的复制水平,这表明KUN-miR-1诱导表达的GATA- 4在WNV 病毒复制中发挥着重要作用[19].miRNA在昆虫—病毒互作中扮演着重要角色,其调控机制是网络化的、多层次化的.宿主编码的miRNA通过调控自身相关基因及病毒基因,从而激活免疫应答反应,抵制病毒的侵染.反之,病毒编码的miRNA靶向作用于自身基因及宿主基因,一方面提高与病毒复制相关基因的表达,另一方面抑制宿主免疫相关基因的表达,从而达到在宿主体内顺利建立感染及繁殖的目的.迄今为止,miRNA在昆虫—病毒互作机制中的研究尚属冰山一角,广泛深入地研究这一互作机制,可为揭示昆虫免疫机制提供新的研究思路,对昆虫病毒病的鉴定与防治研究具有重要的科学理论意义和实际应用价值.【相关文献】[ 1 ]SHOMRON N, GOLAN D, HORNSTEIN E. An evolutionary perspective of animal microRNA s and their targets[J].Biomed Research International, 2009(1):83-99.[ 2 ]ZHANG G, HUSSAIN M, O'NEILL S L, et al. Wolbachia uses a host microRNA to regulate tra nscripts of a methyltransferase contributing to dengue virus inhibition in Aedes aegypti[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013, 110(25): 10276-10281.[ 3 ] LINDBO J A, SILVA-ROSALES L, PROEBSTING W M, et al. Induction of a highly specific antiviral state in transg enic plants: implications for regulation of gene expression and virus resistance[J]. Plant Ce ll, 1993, 5(5): 1749-1759.[ 4 ]WU P, HAN S, CHEN T, et al. Involvement of microRNAs in infection of silkworm with Bom byx mori cytoplasmic polyhedrosis virus (BmCPV) [J]. PLOS One, 2013, 8(7):e68209.[ 5 ]TRUJILLO R D, YUE S B, TANG Y, et al. The potential functions of primary microRNAs in tar get recognition and repression [J]. Embo Journal, 2010, 29(19): 3272-3285[ 6 ]LEE Y, AHN C, HAN J, et al. The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing [J]. Nature, 2003, 425(6956): 415-419[ 7 ]DU T, ZAMORE PD. microPrimer: the biogenesis and function of microRNA [J]. Developme nt, 2005, 132(21): 4645-4652.[ 8 ]GHILDIYAL M, XU J, SEITZ H, et al. Sorting of Drosophila small silencing RNAs partitions m icroRNA* strands into the RNA interference pathway[J]. RNA, 2010, 16(1): 43-56.[ 9 ] YANG J S, SMIBERT P, WESTHOLM J O, et al. Intertwined pathways for Argonaute-mediated microRNA biogenesis in Drosophila[J]. Nucleic Acids Research, 2014, 42(3): 1987-2002.[10]OKAMURA K, HAGEN J W, DUAN H, et al. The mirtron pathway generates microRNA-class regulatory RNAs in Drosophila[J]. Cell, 2007, 130(1): 89-100.[11]BABIARZ J E, HSU R, MELTON C, et al. A role for noncanonical microRNAs in the mammali an brain revealed by phenotypic differences in Dgcr8 versus Dicer1 knockouts and small R NA sequencing[J]. RNA, 2011, 17(8): 1489-1501[12]TAFT R, GLAZOV E, LASSMANN T, et al. Small RNAs derived from snoRNAs[J]. RNA, 2009, 15(7): 1233-1240.[13]ASGARI S. Role of microRNAs in arbovirus/vector interactions[J]. Viruses, 2014, 6(9):3514-3534.[14]ROUHA H, THURNER C, MANDL C W. Functional microRNA generated from a cytoplasmic RNA virus[J]. Nucleic Acids Research, 2010, 38(22): 8328-8337.[15]SHAPIRO J S, VARBLE A, PHAM A M, et al. Noncanonical cytoplasmic processing of viral m icroRNAs[J]. RNA, 2010, 16(11): 2068-2074.[16] BENNASSER Y, LE S Y,Man L Y, et al. HIV-1 encoded candidate micro-RNAs and their cellular targets[J]. Retrovirology, 2004, 1(1):1-5.[17]ROSEWICK N, MOMONT M, DURKIN K, et al. Deep sequencing reveals abundant noncano nical retroviral microRNAs in B-cell leukemia/lymphoma[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, 110(6): 2306-2311.[18]KINCAID RP, CHEN Y, COX J E, et al. Noncanonical microRNA (miRNA) biogenesis gives ris e to retroviral mimics of lymphoproliferative and immunosuppressive host miRNAs[J]. Mbi o, 2014,5(2):e00074-88.[19] HUSSAIN M, TORRES S, SCHNETTLER E, et al. West Nile virus encodes a microRNA-like small RNA in the 3′untranslated region which up-regulates GATA4 mRNA and facilitates virus replication in mosquito cells[J]. Nucleic Acids Research,2012, 40(5):2210-2223.[21] SHI J, DUAN Z, SUN J, et al. Identification and validation of a novel microRNA-like molecule derived from a cytoplasmic RNA virus antigenomeby bioinformatics and experimental approaches[J]. Virology Journal, 2014,11(1):1-14.[22]HELWAK A, KUDLA G, DUDNAKOVA T, et al. Mapping the human miRNA interactome by CLASH reveals frequent noncanonical binding[J]. Cell, 2013, 153(3): 654-665.[23]SHIN C, NAM J W, FARH K K, et al. Expanding the microRNA targeting code: Functional sit es with centered pairing[J]. Molecular Cell, 2010, 38(6): 789-802.[24] GREY F, TIRABASSI R, MEYERS H, et al. A viral microRNA down-regulates multiple cell cycle genes through mRNA 5′UTRs[J]. Plos Pathogens, 2010, 6(6): e 1000967.[25]FANG Z, RAJEWSKY N. The impact of miRNA target sites in coding sequences and in 3′UT Rs[J]. Plos One, 2011, 6(3): e18067.[25] CHI S W, ZANG J B, MELE A, et al. Argonaute HITS-CLIP decodes microRNA-mRNA interaction maps[J]. Nature, 2009, 460(7254): 479-486.[26] HAFNER M, LANDTHALER M, BURGER L, et al. Transcriptome-wide identification of RNA-binding protein and microRNA target sites by PAR-CLIP[J]. Cell,2010, 141(1): 129-141.[27]BRUNO I G, KARAM R, HUANG L, et al. Identification of a microRNA that activates gene ex pression by repressing nonsense-mediated RNA decay[J].Molecular Cell, 2011, 42(4):500-510.[28] CONRAD K D, GIERING F, ERFURTH C, et al. MicroRNA-122 dependent binding of Ago2 protein to hepatitis C virus RNA is associated with enhan ced RNA stability and translation stimulation[J]. Plos One, 2013, 8(2): e56272.[29] ZHANG Y, FAN M, ZHANG X, et al. Cellular microRNAs up-regulate transcription via interaction with promoter TATA-box motifs[J]. RNA,2014, 20(12):1878-89.[30] CAMERON J E, FEWELL C, YIN Q, et al. Epstein-Barr virus growth/latency III program alters cellular microRNA expression[J]. Virology, 200 8, 382(2):257-266.[31]WANG F Z, WEBER F, CROCE C, et al. Human cytomegalovirus infection alters the expressi on of cellular microRNA species that affect its replication[J]. Journal of Virology, 2008, 82( 18): 9065-9074.[32]FULLAOND A, LEE S Y. Identification of putative miRNA involved in Drosophila melanogaster immune response[J]. Development Comparative Immunology, 2012, 36(2): 267-273.[33] THIRUGNANASAMBANTHAM K, HAIRUL-ISLAM V, SARAVANAN S, et al. Computational approach for identification of anopheles ga mbiae miRNA involved in modulation of host immune response[J]. Applied Biochemistry & Biotechnology, 2013, 170(2): 281-291.[34]ZHANG X, ZHENG Y, JAGADEESWARAN G, et al. Identification of conserved and novel mic roRNAs in Manduca sexta and their possible roles in the expression regulation of immunit y-related genes[J]. Insect Biochemistry & Molecular Biology,2014, 47(1): 12-22.[35] CHOI I K, HYUN S. Conserved microRNA miR-8 in fat body regulates innate immune homeostasis in Drosophila[J]. Developmental & Co mparative Immunology,2012, 37(1):50-54.[36] ETEBARI K, ASGARI S. Conserved microRNA miR-8 blocks activation of the Toll pathway by up-regulating Serpin 27 transcripts[J]. RNA Biology,2013,10(8):1356-1364.[37] WU P, QIN G, QIAN H, et al. Roles of miR-278-3p in IBP2 regulation and Bombyx mori cyto plasmic polyhedrosis virus replication[J]. Gen e, 2016,575(2Pt1):264-269.[38] HUSSAIN M, ASGARI S. Functional analysis of a cellular microRNA in insect host-ascovirus interaction[J]. Journal of Virology, 2010, 84(1):612-620.[39] SINGH C P, SINGH J, NAGARAJU J. A baculovirus-encoded microRNA(miRNA) suppresses its host miRNA biogenesis by regulating the Expo rtin-5 cofactor Ran[J]. Journal of Virology, 2012, 86(15): 7867-7879.[40] YAN H, ZHOU Y, LIU Y, et al. miR-252 of the Asian tiger mosquito Aedes albopictus regulates dengue virus replication by su ppressing the expression of the dengue virus envelope protein[J]. Journal of Medical Virol ogy,2014, 86(8): 1428-1436.[41]HUSSAIN M, FRENTIU F D, MOREIRA L A, et al. Wolbachia utilizes host microRNAs to mani pulate host gene expression and facilitate colonization of the dengue vector Aedes aegyp ti [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011, 108(22): 9250-9255. [42]Slonchak A, Hussain M, Torres Morales S, et al. Expression of mosquito microRNA aae-miR-2940-5p is down-regulated in response to West Nile virus infection to restrict viral replication[J]. Journal of Virology, 2014, 88(15): 8457-8467.[43]TROBAUGH D, GARDNER C, SUN C, et al. RNA viruses can hijack vertebrate microRNAs to suppress innate immunity[J]. Nature, 2013, 506(7487): 245-248.[44] HUSSAIN M, TAFT R J, ASGARI S. An insect virus-encoded microRNA regulates viral replication[J]. Journal of Virology, 2008, 82(18): 9164-9170.[45] SINGH C P, SINGH J, NAGARAJU J. Bmnpv-miR-3 facilitates BmNPV infection 1 by modulating the 2 expression of viral P6.9 and other late genes in Bombyx mori[J]. Insect Biochemistry & Molecular Biology, 2014, 49: 59-69. [46] MORENO-HABEL D, BIGLANG-AWA I, DULCE A, et al. Inactivation of the budded virus of Autographa californica M nucle opolyhedrovirus by gloverin[J]. Journal of Invertebrate Pathology,2012, 110(1): 92-101. [47]ZHU M, WANG J, DENG R, et al. A microRNA encoded by Autographa californica nucleopo lyhedrovirus regulates expression of viral gene ODV-E25[J]. Journal of Virology, 2013, 87(23):13029-13034.[48] RUSSELL R, ROHRMANN G. A 25-kDa protein is associated with the envelopes of occluded baculovirus virions[J]. Virology, 1993, 195(2): 532-540.[49]WANG R, DENG F, HOU D, et al. Proteomics of the Autographa californica nucleopolyhedr ovirus budded virions[J]. Journal of Virology, 2010, 84(14): 7233-7242.[50]CHEN L, HU X, XIANG X, et al. Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus odv-e25 (Ac94) is required for budded virus infectivity and occlusion-derived virus formation[J]. Archives of Virology, 2012, 157(4):617-625.[51] WU Y L, WU C P, LIU C Y, et al. A non-coding RNA of insect HzNV-1 virus establishes latent viral infection through microRNA[J]. Scientific Reports, 2011, 1(1) : 60.[52] HUSSAIN M, ASGARI S. MicroRNAs as mediators of insect host-pathogen interactions and immunity[J]. Journal of Insect Physiology,2014, 70:151-158。

RNA的防护:CRISPRs保护原核生物免受移动基因元件汇总

RNA的防护:CRISPRs保护原核生物免受移动基因元件汇总

RNA的防护:CRISPRs保护原核生物免受移动基因元件(第2组翻译人员:黄亚宁,李淑娟字秋艳,陆晓媚,匡双便,徐蕾)摘要:在原核生物中CRISPR/Cas 体系提供了对入侵病毒和质粒的抗性。

在机制中有三个明显的阶段已经被识别。

首先,入侵的片段DNA作为间隔区(spacer)整合到重复的CRISPR位点。

随后,CRISPR被转录,而转录物被Cas蛋白反复地裂开,生成短包的RNA(crRNA),crRNA含有spacer序列。

最后,crRNA指导Cas蛋白机械mechiery到互补的入侵目标,或是DNA或是RNA,从而抑制病毒后质粒的增值。

这篇文章,我们讨论了现在已经了解到的这种神奇的具有遗传性的防御系统,并描述与真核生物中RNAi功能的相似性和区别。

大纲:1 引言2 CRISPR位点和Cas基因3 作用方式4 与真核生RNAi的类比5 结论参考文献1 引言通过有移动遗传元件的基因材料的连续性交换,来显著地影响到质量和数量的微生物的进化。

病毒存在于地球上大多数丰富的实体中(Bergh等人1989;Wommack和Colwel等人2000),他们通过一系列的活动来进行扩增:病毒吸附到宿主的细胞壁,穿过细胞膜注入病毒基因组(DNA或RNA),病毒基因组的表达,病毒基因组的复制以及病毒蛋白衣的组装,最后是子代病毒的释放(Sturino 和Klaenhammer,2004)。

质粒是另外一种独立的可移动元件。

质粒进入到宿主寄主后,或是游离在细胞质或是作为宿主基因组的整合序列。

质粒可以通过结合作用从供体细胞转运到受体,利用专用的转移系统(Llosa等人。

2002)。

尽管偶然功能的获得是水平基因转运的结果,与可移动元件的重组也可以引起严重破坏(或是结构上的破坏或是宿主基因组的调控区域导致的功能丧失)。

另外,噬菌体感染可能最终导致宿主细胞的裂解。

为了避免这些有害的影响,复杂机制进行演变从而防御宿主生物体核酸受可遗传性元件的入侵。

RNA干扰技术的机制和应用

RNA干扰技术的机制和应用

RNA干扰技术的机制和应用随着基因组学的快速发展,科学家们对基因功能的理解越来越深入。

在研究过程中,发现RNA干扰技术具有独特的作用。

本文将介绍RNA干扰技术的机制和应用,以及该技术在医学领域的潜在应用。

一、RNA干扰技术的基本原理和机制RNA干扰技术是一种基于RNA分子的天然防御机制,通过特定的RNA序列来靶向破坏靶向RNA分子。

这种技术分为两种类型,即siRNA和miRNA。

SiRNA是一种由21-23个碱基组成的双链RNA分子,在细胞内靶向RNA分子的3'UTR区域,从而阻止该RNA分子的翻译。

siRNA主要起到了“剪刀”的作用,让靶向RNA分子截短。

miRNA 则是由18-25个碱基组成的非编码RNA分子,可以通过其特异性的结构和碱基配对来靶向mRNA分子,并在翻译前选择性地抑制mRNA。

miRNA主要作用于RNA的生产和稳定过程,控制基因表达的水平。

RNA干扰技术的主要原理是,将外源的siRNA或miRNA引入到细胞或组织中,靶向对应的RNA分子,从而实现基因的沉默和表达的控制。

二、RNA干扰技术的应用RNA干扰技术的应用非常广泛,以下几个方面应用尤为突出。

1.基因沉默在研究中,科学家们经常需要控制某些基因的表达水平,以确定其在生命过程中起到的作用。

此时RNA干扰技术可以非常好地发挥作用。

例如,可以制备特定siRNA分子,在体外或体内靶向特定的基因,从而实现该基因的沉默。

2.功能基因组学的研究RNA干扰技术可以为功能基因组学的研究提供有力的工具。

通过转染siRNA或miRNA分子,可以非常方便地进行基因的沉默和功能分析。

这种方法可以帮助人们了解基因在细胞和生命过程中起到的具体作用。

3.治疗基因疾病RNA干扰技术还可以应用于治疗基因疾病。

例如,目前研究表明, siRNA和miRNA可以靶向一些人类疾病的基因,以达到治疗目的。

例如,siRNA可以用于靶向白血病和肿瘤等细胞,从而实现抑制癌细胞增殖和生长的目的。

基于RNA的药物研究进展

基于RNA的药物研究进展

基于RNA的药物研究进展一、引言小分子化合物一直是药物开发的核心领域,对于许多疾病进行有效治疗。

然而,小分子化合物存在许多限制,例如靶向性不足、耐药性、毒性副作用等。

因此,近年来,越来越多的研究者开始转向RNA(核糖核酸)这一新的药物发现的领域,以期开发更安全有效的新型药物。

二、RNA的基本概述RNA是DNA(脱氧核糖核酸)的姊妹分子,它们由不同的核苷酸组成,并用于不同的功能。

RNA分子成为基因表达的主要组成部分,从启动基因转录到将信息转换为蛋白质。

除此之外,RNA还有其他重要的生物学作用,如RNA干扰、RNA编辑和ncRNA(非编码RNA)等。

三、RNA作为药物靶点RNA作为一种重要的药物靶点,已经得到了广泛的关注。

RNA靶点具有许多优点,包括高度特异性、可逆性和可调控性等。

此外,RNA靶点具有许多疾病治疗上的优势,如癌症、神经系统疾病、传染病等。

因此,通过RNA干预治疗疾病已经成为一种备受关注的治疗方法,包括以下几种方式:1. RNA干扰RNA干扰是通过RNA分子的双链特性来抑制基因表达的方法。

在RNA干扰中,外源的双链RNA(dsRNA)会被加工成小干扰RNA(siRNA),并与核酸酶复合物相结合,形成RNA-诱导沉默复合物(RISC)。

RISC可以识别并位于目标RNA靶点上,随着siRNA的去双链化,RISC可以将目标RNA降解或抑制其翻译成蛋白质。

2. RNA修饰酶抑制剂RNA修饰酶是通过给RNA分子添加化学修饰物来影响RNA分子结构和功能的酶。

其中,包括methyltransferases、methylases、demethylases等等。

一些RNA修饰酶抑制剂已经被用于治疗一些疾病,如肿瘤、糖尿病等。

3. 获得RNA修饰酶的位置和驱动通过制定RNA修饰酶的位置和驱动来控制RNA修饰酶的输送是治疗疾病的一个有前途的方法。

例如,使用siRNA或小分子化合物抑制RNA修饰酶的输送,并分解RNA修饰酶的酶链可以阻止RNA分子对细胞进行繁殖,并具有重要的临床治疗意义。

RNA干扰技术在研究和治疗中的应用

RNA干扰技术在研究和治疗中的应用

RNA干扰技术在研究和治疗中的应用随着生物学研究的深入,越来越多的技术被应用于研究和治疗领域。

其中,RNA干扰技术是一种具有广泛应用前景的技术。

RNA干扰技术是根据人类细胞内的一种自身防御机制而来的。

在这种机制中,特定的RNA分子被用来识别并分解与其匹配的mRNA分子,从而抑制特定基因的表达。

目前,RNA干扰技术已成为研究和治疗领域中的重要工具之一。

一、RNA干扰技术在基础研究中的应用1、基因功能研究RNA干扰技术可通过抑制基因表达来研究基因功能。

通过处理细胞系或动物模型,在不影响人体或动物健康的前提下,研究某个基因与某个生理过程之间的关系。

例如,利用RNA干扰技术探究白血病相关基因Bcl-2在细胞凋亡过程中起到的作用。

2、病因研究在许多疾病中,基因异常是一种重要的病因。

RNA干扰技术可以通过针对特定基因的干扰来探究其与疾病的关系。

例如,在乳腺癌研究中,研究人员利用RNA干扰技术针对HER2基因进行干扰,从而深入了解HER2基因与乳腺癌之间的相互作用。

二、RNA干扰技术在临床治疗中的应用1、基因治疗RNA干扰技术可以用于基因治疗,即通过RNA靶向治疗来恢复病人正常的基因表达水平。

例如,在肝癌治疗中,利用RNA干扰技术针对癌细胞的基因进行干扰从而抑制癌细胞增殖,促进治疗效果。

2、药物靶向治疗RNA干扰技术还可以应用于药物靶向治疗。

利用RNA干扰技术可以设计出靶向特定基因的小分子RNA,它具有非常高的特异性,并且不会影响正常基因的表达,从而实现被认为难以达到的药物靶向治疗。

例如,RNA干扰治疗已开始被用于肝病和癌症患者的临床治疗。

三、RNA干扰技术的挑战虽然RNA干扰技术在研究和治疗领域具有重大意义,但仍然存在一些挑战。

其中一些问题包括:1、功能靶向性:RNA干扰技术的靶向性很高,但可以对多个基因进行干扰,这意味着它们可以干扰其他相关或无关的基因,可能导致治疗不良事件。

2、生物不稳定性:RNA分子在体内的寿命非常短,这会使RNA干扰技术的应用受到限制。

小RNA在病毒感染中的作用及抗病毒策略

小RNA在病毒感染中的作用及抗病毒策略

小RNA在病毒感染中的作用及抗病毒策略病毒感染一直是全球范围内健康领域的重点研究领域,然而病毒追踪与治疗一直是全球范围内难题。

随着科技的进步,关于小RNA在抗病毒感染中发挥的作用越来越受到关注,具体的研究表明,小RNA在病毒感染中扮演着重要的角色。

在此基础上,本文将从小RNA在病毒感染中的作用和抗病毒策略方面进行阐述。

1. 小RNA在病毒感染中的作用1.1 microRNA的作用microRNA是一种单链RNA,长度在21到24个核苷酸之间,是非编码的RNA。

microRNA可以通过靶向mRNA,影响mRNA的稳定性和翻译,从而在病毒感染过程中发挥重要的调控作用。

具体而言,microRNA可以通过靶向病毒基因组RNA,抑制病毒蛋白的合成,使病毒不能繁殖和传播。

同时,在免疫应答过程中,microRNA也可以调节了包括紫皮质素、谷胱甘肽和白细胞介素等多种细胞因子的表达。

1.2 PIWI-interacting RNA的作用PIWI-interacting RNA是一种短RNA,长度在26到31个核苷酸之间,它们主要在生殖细胞和干细胞中表达。

在被病毒感染的人体细胞中,PIWI-interacting RNA可以调节Toll样受体、总体蛋白水解酶、离子通道蛋白和细胞因子等多个基因的表达,从而影响细胞的炎症反应和病毒感染的免疫应答。

2. 抗病毒策略2.1 利用小RNA构建疫苗小RNA可以通过直接靶向病毒基因组RNA,或者作为mRNA向机体细胞中输入靶向病毒基因组RNA的信息,从而防止病毒在细胞内的繁殖和传播。

因此,利用小RNA构建疫苗,在某种程度上可以防止病毒的感染和扩散。

研究表明,利用小RNA构建的疫苗可以在小鼠体内发挥有效的防病毒作用,而且这种疫苗潜力巨大,可以广泛应用于人类病毒的防治领域。

2.2 启动后天和适应性免疫应答近年来,研究人员通过特定的方法体外引导生产某些特定的小RNA,可以在人体中启动后天和适应性免疫应答。

新型抗病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂临床研究进展

新型抗病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂临床研究进展

㊀基金项目:济宁市重点研发计划(产业创新重大技术 全球揭榜 )项目(No.2022JBZP005)作者简介:孙守飞ꎬ男ꎬ硕士ꎬ工程师ꎬ研究方向:药物临床ꎬE-mail:cx_01085@cisengroup.com通信作者:赵杰ꎬ女ꎬ硕士ꎬ主管药师ꎬ研究方向:药品生产检查ꎬTel:136****4542ꎬE -mail:1186900980@qq.com新型抗病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂临床研究进展孙守飞1ꎬ张静2ꎬ薛晓霞2ꎬ赵杰3(1.山东辰欣佛都药业股份有限公司ꎬ山东济宁272500ꎻ2.辰欣药业股份有限公司ꎬ山东济宁272073ꎻ3.山东省食品药品审评查验中心ꎬ山东济南250014)摘要:流行性感冒(简称流感)是流感病毒引起的对人类健康危害较重的呼吸道传染病ꎮ目前抗流感药物的应用主要面临病毒耐药性和对高致病性流感病毒的效价低的问题ꎬ如M2离子通道抑制剂和神经氨酸酶抑制剂存在药效低㊁时间窗口窄和耐药性等缺点ꎮ近来的抗流感药物研发的靶点聚焦于病毒RNA聚合酶ꎮ流感病毒RNA聚合酶是病毒在宿主细胞内完成复制和转录过程的关键酶ꎬ其中PA亚基通过内切酶活性为流感病毒的转录过程提供引物ꎬ成为潜在抗流感药物靶点ꎮ本文总结了以PA亚基内切酶为靶点的抗流感药物研究进展ꎬ旨在为开发安全有效的新型抗病毒RNA聚合酶抑制剂提供参考ꎮ关键词:流感病毒ꎻ病毒RNA聚合酶ꎻPA亚基ꎻ临床药效ꎻ安全性ꎻ不良反应中图分类号:R978.7㊀文献标志码:A㊀文章编号:2095-5375(2024)01-0089-005doi:10.13506/j.cnki.jpr.2024.01.016ClinicalresearchprogressofnovelantiviralRNApolymerasePAsubunitinhibitorSUNShoufei1ꎬZHANGJing2ꎬXUEXiaoxia2ꎬZHAOJie3(1.ShandongCisenFoduPharmaceuticalCo.ꎬLtd.ꎬJining272500ꎬChinaꎻ2.CisenPharmaceuticalCo.ꎬLtd.ꎬJining272073ꎬChinaꎻ3.ShandongCenterforFoodandDrugEvaluation&InspectionꎬJinan250014ꎬChina)Abstract:Influenzaisarespiratoryinfectiousdiseasecausedbyinfluenzavirusꎬwhichismoreharmfultohumanhealth.Atpresentꎬthemainproblemsfacedbyantiinfluenzadrugsarevirusresistanceandlowpotencyforhighlypathogenicinfluenzavirus.DuetotheshortcomingsofinfluenzadrugssuchasM2ionchannelinhibitorandneuraminidaseinhibitorꎬsuchaslowefficacyꎬnarrowtimewindowanddrugresistanceꎬrecentantiinfluenzadrugdevelopmentfocusesonviralRNApolymerase.InfluenzavirusRNApolymeraseisakeyenzymeforvirusreplicationandtranscriptioninhostcells.ThePAsub ̄unitprovidesprimersforthetranscriptionprocessofinfluenzavirusthroughendonucleaseactivityandbecomesapotentialantiinfluenzadrugtarget.ThereforeꎬthisarticlesummarizedtheresearchprogressofantiinfluenzadrugstargetingtheactivityofPAsubunitendonucleaseꎬaimingtoprovideareferenceforthedevelopmentofnewsafeandeffectiveantiviralRNApolymeraseinhibitors.Keywords:InfluenzavirusꎻVirusRNApolymeraseꎻPASubunitꎻClinicalefficacyꎻSafetyꎻAdversereaction㊀㊀流行性感冒是一种季节性急性呼吸道病毒传染性疾病ꎬ每年在全球范围内引起暴发和流行[1]ꎮ根据世界卫生组织(WHO)发布的«2019~2030年全球流感策略报告»ꎬ在爆发性流行时ꎬ流感可在全世界迅速传播ꎬ可影响总人口的10%~20%ꎮ即使在非爆发性流行的年份ꎬ全球每年季节性流感也会造成约300万~500万重症病例和29万~65万死亡病例[2-4]ꎮ目前ꎬ市场上主要的抗流感药物有两大类ꎻ一是M2离子通道阻滞剂ꎬ如金刚烷胺ꎬ由于其神经毒性大ꎬ已不推荐临床使用[5]ꎮ二是神经氨酸酶抑制剂(neuraminidaseinhibitorsꎬNAIs)ꎬ如拉尼米韦(Lani ̄namivir)㊁帕拉米韦(Peramivir)㊁扎那韦(Zanamivir)㊁奥司他韦(Oseltamivir)等ꎬ这类药物可以选择性地结合神经氨酸酶ꎬ阻止病毒释放ꎬ对多种类型的流感病毒均有较强抑制作用ꎬ是目前临床上应用最广的一类抗流感病毒药物[6]ꎮ然而ꎬ由于流感病毒毒株有较强的变异性ꎬNAIs的长期应用导致了耐药性的产生ꎮ因此ꎬ对于症状出现超过48h的患者以及高危患者治疗的效果存在一定局限性[7]ꎬ需要继续研究和开发新的抗流感药物ꎬ以应对病毒的变异和耐药性的问题ꎮ同时ꎬ对现有药物的合理使用和改进也需持续进行监测ꎬ以确保患者用药安全㊁提高医疗质量ꎮ1㊀流感治疗药物的研究现状疫苗虽然是预防流感的有效手段ꎬ然而由于流感病毒的快速变异ꎬ流感疫苗的研发和生产不仅滞后ꎬ且每年疫苗的有效性不确定[8-10]ꎮWHO指出在没有有效疫苗的情况下ꎬ抗病毒药物是降低流感发病率和死亡率的主要医疗措施ꎬ可见抗流感病毒药物的重要性ꎮ目前在研的抗流感药物主要作用于病毒蛋白或病毒复制的不同步骤ꎬ如病毒RNA聚合酶㊁神经氨酸酶㊁血凝素㊁M2离子通道㊁病毒核蛋白或唾液酸受体等靶点ꎮ另外ꎬ作用于宿主细胞靶点的抑制剂包括蛋白酶和囊泡质子ATP抑制剂等ꎮ近来的抗流感药物研发侧重于病毒RNA聚合酶[11]ꎮ2㊀病毒RNA聚合酶PA亚基在病毒复制中的作用㊀㊀RNA聚合酶和病毒RNA(及其他成分)共同组成核糖核蛋白(RNP)[12-13]ꎮ在流感病毒mRNA合成过程中需要RNA依赖性RNA聚合酶(RdRp酶)ꎬRdRp酶由异源三聚体组成ꎬ即:酸性聚合酶PA亚基及碱性聚合酶PB1㊁PB2亚基ꎮ在病毒入侵宿主细胞后ꎬ三者协同完成流感病毒RNA复制的 三步曲 :首先ꎬPB2亚基特异性结合于宿主细胞mRNA前体的5ᶄ-帽结构(CAP)ꎻ然后ꎬ由于流感病毒本身不能合成/不具有5ᶄ-帽状结构ꎬPA亚基中的帽依赖性核酸内切酶可识别宿主细胞的前体mRNAꎬ在帽结构下游10~15个核苷酸处剪切并劫持mRNA前体帽结构拼接到病毒mRNA上ꎻ最后ꎬPB1亚基通过复制酶活性复制病毒RNA[14-15]ꎮ其中ꎬPA亚基有关的 抢帽过程(CAP-snatching) 使病毒mRNA具有了完整的功能ꎬ成为流感病毒转录/翻译起始的必需ꎮ3㊀病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂研究现状㊀㊀玛巴洛沙韦(BaloxavirMarboxil)作为一种CAP依赖性内切酶抑制剂ꎬ通过流感病毒RNA聚合酶PA亚基的内切酶活性ꎬ抑制病毒mRNA的功能化ꎬ从而抑制病毒复制增殖ꎮ由于其对甲型流感病毒的各种亚型均表现出抑制作用[16]ꎬ因此可以认为玛巴洛沙韦是一种广谱的抗流感病毒药物ꎮ类似地ꎬ目前多个新型聚合酶PA亚基抑制剂已获批上市或处于后期临床试验阶段(如表1所示)ꎬ包括2017年在日本上市并在2018年获得美国FDA批准上市的巴洛沙韦(Baloxavir)ꎬ银杏树药业的GP-681㊁南京征祥医药的ZX-7101A均已开展到临床Ⅲ期等ꎮ表1㊀病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂及其临床研究进展化合物原研公司研发动态临床适应证巴洛沙韦日本盐野义制药ꎻ罗氏制药公司批准上市用于治疗12周岁及以上单纯性甲型和乙型流感患者法匹拉韦富山化学工业株式会社批准上市用于成人新型或复发流感的治疗AL-794杨森ꎻ强生临床Ⅰ期流感病毒感染GP-681银杏树药业(苏州)有限公司ꎻ药源药物化学(上海)有限公司临床Ⅲ期急性流感ꎻ流感病毒感染ꎻ感冒TG-1000(胶囊)太景生物科技股份有限公司临床Ⅱ期甲型流感病毒感染ꎻ乙型流感病毒感染ꎻ流感病毒感染WXSH0208辰欣药业股份有限公司临床Ⅱ期甲型流感病毒感染ꎻ乙型流感病毒感染ꎻ流感病毒感染ZX-7101A南京征祥医药有限公司临床Ⅲ期流感病毒感染ADC189嘉兴安谛康生物科技有限公司临床Ⅱ/Ⅲ期甲型流感病毒感染ꎻ乙型流感病毒感染ꎻ流感病毒感染3.1㊀已上市抗病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂3.1.1㊀巴洛沙韦(Baloxavir)㊀巴洛沙韦是RNA聚合酶复合物PA亚单位抑制剂药物ꎬ于2018年获FDA批准用于治疗12岁及以上单纯型流感ꎬ并在2021年正式在中国上市ꎬ用于治疗12岁及以上㊁症状出现48h内ꎬ非复杂性且无并发症流感患者[17-18]ꎮ其前体药物巴洛沙韦酯在体内转化成巴洛沙韦酸ꎬ选择性抑制病毒聚合酶PA亚基的内切酶活性ꎬ对包括NAI耐药毒株在内的甲型和乙型流感病毒均有抑制作用ꎮ在我国进行的Ⅰ期临床研究结果表明ꎬ健康中国成年人单次服用40或80mg巴洛沙韦耐受性良好ꎬ不良反应类型㊁发生率以及治疗效果与其他亚洲人群差异无统计学意义ꎮ巴洛沙韦Ⅲ期随机双盲安慰剂对照试验(CAPSTONE-1)结果显示ꎬ单剂巴洛沙韦较安慰剂显著缩短了成人门诊患者H3N2感染后流感症状缓解的中位时间ꎬ并且与奥司他韦相比在治疗后第1天取得更大幅度的病毒载量下降ꎮ在针对高危门诊患者的随机安慰剂对照临床试验(CAPSTONE-2)中ꎬ症状出现48h内使用巴洛沙韦同样可缩短流感症状缓解时间ꎬ并且减少并发症的出现ꎮ由于巴洛沙韦具有仅需单剂给药的优势ꎬ对于儿童等群体可能更具吸引力ꎬ一项纳入临床诊断为流感的1~12岁儿童的双盲随机对照试验(miniSTONE-2)结果表明ꎬ单次口服巴洛沙韦可有效缓解流感症状ꎬ效果与5d方案奥司他韦类似[19-20]ꎮ除上述治疗作用外ꎬ已有证据表明ꎬ暴露于患流感的家庭成员后使用单剂量巴洛沙韦ꎬ可以有效预防流感病毒感染ꎬ更多的临床试验正在进行中(Blockstone㊁Centerstone)ꎮ在巴洛沙韦的临床试验中ꎬ发现了病毒PA亚基I38T/M/F突变ꎮ有文献报道ꎬPA亚基I38X替代突变与病毒滴度的短暂上升㊁病毒可检测时间和初期症状缓解时间的延长有关ꎮ除此之外ꎬ还发现在未接受巴洛沙韦治疗的儿童中检测到的PA亚基E23K突变使得H1N1病毒对巴洛沙韦的敏感性也有所降低ꎬ并且这种突变很有可能在人群中传播ꎮ巴洛沙韦在日本的短期临床应用中出现耐药相关报道:12~64岁患者用药后9.7%出现了耐药突变ꎬ治疗前无耐药突变的儿童在使用巴洛沙韦治疗后ꎬ23.4%出现了耐药突变ꎬ这种耐药突变称为诱导性耐药ꎬ这种突变使得流感病毒对巴洛沙韦药物敏感性大幅下降至原来的10%以下ꎬ甚至0.23%ꎮ3.1.2㊀法匹拉韦(Favipravir)㊀法匹拉韦是一种靶向PA和PB1两个位点的广谱RNA聚合酶抑制剂ꎬ具有新生RNA链终止剂或诱变剂的作用ꎬ可应用于RNA病毒疾病ꎬ在日本和中国台湾作为治疗严重流感的储备用药ꎮ2020年ꎬ国家药品监督管理局有条件批准法匹拉韦上市用于治疗成人新型或再次流行的流感(仅限于其他抗流感病毒药物治疗无效或效果不佳时使用)ꎮ法匹拉韦作为核苷类抗病毒药物ꎬ经口服吸收后可在细胞内被磷酸化ꎬ转换为具有生物活性的法维拉韦核苷三磷酸(favipiravir-RTP)ꎬ通过与病毒RNA聚合酶相互作用来抑制病毒基因组复制和转录ꎬ发挥抗病毒作用ꎻ另外ꎬ法匹拉韦核苷三磷酸可结合到病毒的RNA链上ꎬ在流感病毒感染过程中诱导致死突变ꎬ并可在体外降低病毒滴度ꎬ使病毒发生致命性突变而发挥抗病毒作用ꎮ除流感病毒外ꎬ其还对多种RNA病毒表现出良好的抗病毒作用ꎬ如埃博拉病毒㊁沙粒病毒㊁狂犬病毒等ꎮ3.2㊀在研抗病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂3.2.1㊀AL-794㊀AL-794是聚合酶酸性蛋白抑制剂ꎬ由JanssenServices公司最早进行研发ꎬ但在2019年完成Ⅰ期临床后未有新的进展报道ꎮ目前全球最高研发状态仅为临床Ⅰ期[21]ꎮ3.2.2㊀GP-681㊀GP681片是青峰医药联合银杏树药业(苏州)有限公司开发的Ⅰ类创新药物ꎬ具有全新的作用机制和全球知识产权ꎬ已经申请PCT专利2项ꎮ与国内现有已上市抗流感药物相比ꎬGP681疗效强ꎬ剂量低ꎬ耐药性好ꎬ具有极高的临床价值和市场价值ꎬ而国外同靶点药物Xofluza(BaloxavirMarboxil)已在美国㊁日本上市ꎬ用于治疗12岁及以上不超过48h的无并发症的急性流感患者ꎮ因该药物只需服用1次的剂量就可在1d内治愈流感ꎬ且能持续起效1周以上ꎬ目前为国外已上市最强抗流感药物ꎮGP681片作为一种全新作用机制的核酸内切酶抑制剂ꎬ已完成的GP681片Ⅰ期临床研究分为两部分ꎬ包括单次剂量递增给药研究和食物影响研究ꎬ主要评估GP681片在健康受试者单次给药的安全性㊁耐受性㊁药代动力学和食物对药代动力学的影响ꎮ结果显示GP681片最低剂量(20mg)在健康人体内C24符合研究最初预定的血药浓度ꎬ且研究中无2级及以上毒副反应发生ꎬ表明GP681片抗病毒活性和安全性均良好ꎬ具有以较低剂量达到治疗效果的潜力ꎬ拥有巨大的竞争优势ꎮGP681片目前已启动治疗青少年及成人无并发症的急性流行性感冒(以下简称 流感 )的安全性及有效性的多中心㊁随机㊁双盲㊁安慰剂对照Ⅲ期临床研究ꎮ3.2.3㊀TG-1000㊀TG-1000为太景医药研发(北京)有限公司开发的一种用于成人患者中的甲型和/或乙型流感治疗的药物ꎮTG-1000能通过酯酶水解作用转化成其活性形式TG-0527ꎬTG-0527可抑制流感病毒的聚合酶酸性(PA)蛋白核酸内切酶ꎬ从而抑制流感病毒RNA的合成ꎮTG-1000为帽依赖性核酸内切酶抑制剂(cap-dependentendonucleaseinhibitor)ꎬ作用于病毒复制过程必需的抢帽机制ꎬ可有效阻断病毒复制与传播ꎮ临床前试验结果显示ꎬTG-1000能有效对抗A型㊁B型流感及禽流感ꎻ且不受48h内服药黄金期之限制ꎬ在症状出现72h后服药仍然有效ꎻ也不易受到流感病毒变异的影响而产生抗药性ꎬ与日本盐野义抗流感药物巴洛沙韦(Xofluza)效果相当ꎬ具有一次疗程仅需服药一次之潜力ꎮTG-1000目前开展一项Ⅱ期㊁多中心㊁随机㊁双盲㊁剂量范围研究ꎬ评价TG-1000对比安慰剂在急性流感病毒感染无症状的成人患者的疗效和安全性ꎮ3.2.4㊀WXSH0208㊀WXSH0208片是辰欣药业研发的口服小分子流感病毒RNA聚合酶PA亚基抑制剂ꎮ临床前开发口服片剂ꎬ拟用于甲型和乙型流感的治疗ꎮWXSH0208是主要通过抑制病毒RNA转录和复制的过程起到抗病毒作用ꎮWXSH0208有更好安全性ꎬ对部分耐药株和乙流病毒株活性高等优势ꎬ预计用于甲型和乙型流感(包括部分耐药株感染)的治疗ꎬ以满足临床需求ꎮ在体内药效学中ꎬ针对流感病毒小鼠感染模型进行体内药效及动物耐受性的探索和验证ꎬ发现WXSH0208在耐受性良好的剂量下ꎬ对乙流病毒的药效要优于或相当于上市的相关抑制剂药物ꎬ对甲流病毒的药效则相当ꎮ安全药理学也从心脏毒性㊁中枢神经系统㊁心血管系统及呼吸系统等功能角度验证了WXSH0208的安全性ꎮWXSH0208还具有优异的口服生物利用度ꎬ不受食物影响ꎬ提高了其安全性和有效性ꎮWXSH0208片在临床Ⅰ期研究中呈现优良的安全性以及药代动力学特性ꎮ目前ꎬ品种已经进入临床Ⅱ期研究阶段ꎮ3.2.5㊀ZX-7101A㊀ZX-7101A是征祥医药自主研发的新一代聚合酶酸性蛋白核酸内切酶抑制剂ꎬ与玛巴洛沙韦有相似机制ꎬ具有广谱抗流感病毒的特性ꎬ对甲㊁乙型流感病毒㊁高致死禽流感病毒等均具有优异的活性ꎮ临床前研究显示ꎬZX-7101A抗病毒疗效优于巴洛沙韦ꎬ比巴洛沙韦有更高的口服生物利用度ꎮ2021年9月27日ꎬ该药获国家药监局审评中心批准开展临床试验ꎬ正式进入临床开发阶段ꎮ在临床Ⅰ期研究中呈现优良的安全性以及药代动力学特性ꎮ临床Ⅱ期研究结果表明ꎬZX-7101A所有剂量组 所有流感症状缓解时间 均比安慰剂组缩短ꎬ具有显著的统计学差异ꎮ其中ꎬ40mg剂量组所有症状中位缓解时间比安慰剂缩短了44.1%ꎮ在临床Ⅱ期研究中展现了优异的有效性及安全性ꎮ目前正在进行Ⅲ期临床研究ꎮ3.2.6㊀ADC189㊀ADC189与玛巴洛沙韦同属于新一代抗流感新药ꎬ较奥司他韦(Oseltamivir)更早的抑制流感病毒复制ꎮADC189是具有全球知识产权的国家1类创新候选药物ꎬ正在开展Ⅲ临床研究ꎮADC189对甲型和乙型流感病毒均有效ꎬ包括对奥司他韦耐药的流感株和禽流感株(H7N9和H5N1)ꎮ抗流感药效比肩玛巴洛沙韦ꎬ优于奥司他韦ꎬ且具有口服药效不受食物影响的优势ꎮADC189全疗程仅1次口服 一粒 ꎬ及时服用不仅能快速改善患者流感症状ꎬ还能及时阻断流感病毒在家人或同事等密接人群传播ꎮⅡ期临床研究结果展现出显著的疗效和较高的安全性ꎮ4㊀小结流感病例每年仍在激增ꎬ预计将推动抗流感药物市场的持续增长ꎮ由于流感病毒的突变率很高ꎬ因此治疗流感仍然是人类面临的一个艰巨挑战ꎮ同其他抗病毒药物一样ꎬ病毒的耐药性是当前最大的阻碍ꎬ包括奥司他韦和扎那米韦等神经氨酸酶抑制剂大规模使用或滥用引起的耐药现象逐渐增多ꎬ核酸内切酶抑制剂巴洛沙韦在临床Ⅲ期实验中病毒也迅速产生耐药ꎮ治疗流感的常用药物存在治疗时间窗相对较窄(如奥司他韦需在感染后48h内开始服用)ꎬ也给新药研发带来了巨大挑战ꎮ现有上市药物对流感重症患者和高致病性禽流感患者的治疗效果相对有限ꎮ因此ꎬ急需研发新型作用机制的药物来满足临床治疗流感患者的迫切需求ꎮ参考文献:[1]㊀PAULESCꎬSUBBARAOK.Influenza[J].Lancetꎬ2017ꎬ390(10095):697-708.[2]徐春雪.山东省甲型H1N1流感大流行后期的流行病学特征及病毒基因特性研究[D].济南:山东第一医科大学ꎬ2019.[3]宿昆.重庆市流行性感冒流行特征及预测研究[D].重庆:陆军军医大学ꎬ2020.[4]李文悌.SYBRGreen实时PCR检测甲型H1N1与季节性流感病毒方法的建立[D].长沙:中南大学ꎬ2013. [5]RADOSEVICDꎬSENCANSKIMꎬPEROVICVꎬetal.Virtualscreenforrepurposingofdrugsforcandidatein ̄fluenzaaM2ion-channelinhibitors[J].FrontCellInfectMicrobiolꎬ2019(9):67.(下转第98页)07-12)[2023-08-13].https://www.fda.gov/about-fda/center-drug-evaluation-and-research-cder/office-pharmaceutical-quality.[7]FDA.OfficeofCompliance[EB/OL].(2023-03-17) [2023-08-13].https://www.fda.gov/about-fda/center-drug-evaluation-and-research-cder/office-compliance. [8]FDA.OfficeofRegulatoryAffairs[EB/OL].(2023-05-11)[2023-08-13].https://www.fda.gov/about-fda/fda-organization/office-regulatory-affairs.[9]FDA.CDERManualofPolicies&Procedures[EB/OL].(2023-07-12)[2023-08-13].https://www.fda.gov/a ̄bout-fda/center-drug-evaluation-and-research-cder/cder-manual-policies-procedures-mapp.[10]FDA.UnderstandingCDERᶄsRisk-BasedSiteSelectionModel[EB/OL].(2023-06-26)[2023-08-18].https://www.fda.gov/media/116004/download?attachment.[11]FDA.DrugCompliancePrograms[EB/OL].(2023-04-14)[2023-08-18].https://www.fda.gov/drugs/guidance-compliance-regulatory-information/drug-com ̄pliance-programs.[12]FDA.ComplianceProgram7346.832PreapprovalInspec ̄tions[EB/OL].(2022-10-17)[2023-08-18].https://www.fda.gov/media/121512/download?attachment. [13]FDA.ComplianceProgram7356.002DrugManufacturingInspections[EB/OL].(2022-10-17)[2023-08-18].ht ̄tps://www.fda.gov/media/75167/download?attachment. [14]FDA.IntegrationofFDAfacilityevaluationandinspectionprogramforhumandrugsaconceptofoperations[EB/OL].(2017-06-06)[2023-08-18].https://www.fda.gov/media/107225/download.[15]国家药品监督管理局药品审评中心.关于发布«药品注册核查检验启动工作程序(试行)»的通告(2021年第54号)[EB/OL].(2021-12-20)[2023-08-10].ht ̄tps://www.cde.org.cn/main/news/viewInfoCommon/c1dd9f7df30d686a2adab91f7f34587e.[16]国家药品监督管理局食品药品审核查验中心.关于发布«药品注册核查工作程序(试行)»等5个文件的通告(2021年第30号)[EB/OL].(2021-12-20)[2023-08-10].https://www.cfdi.org.cn/resource/news/14199.html. [17]FDA.UnderstandingCDERᶄsRisk-BasedSiteSelectionModel[EB/OL].(2023-06-26)[2023-08-18].https://www.fda.gov/media/116004/download?attach ̄ment.(收稿日期:2023-10-08)(上接第92页)[6]㊀BASSETTIMꎬCASTALDONꎬCARNELUTTIA.Neura ̄minidaseinhibitorsasastrategyforinfluenzatreatment:prosꎬconsandfutureperspectives[J].ExpertOpinPhar ̄macotherꎬ2019ꎬ20(14):1711-1718.[7]FERRARISOꎬLINAB.Mutationsofneuraminidaseimpli ̄catedinneuraminidaseinhibitorsresistance[J].JClinVirolꎬ2008ꎬ41(1):13-19.[8]孙增辉ꎬ朱银川ꎬ王熹婧ꎬ等.H6N1亚型禽流感病毒跨种属传播研究进展[J].中国人兽共患病学报ꎬ2017ꎬ33(3):236-240.[9]夏炫梓.2017~2018年广州市乙型流感病毒HA㊁NA基因特征及中西药抗病毒药效初筛研究[D].广州:广州医科大学ꎬ2020.[10]周漪波ꎬ窦文渊ꎬ段星春ꎬ等.靶向流感病毒复制的中药研究进展[J].国际药学研究杂志ꎬ2019ꎬ46(5):332-338. [11]OMOTOSꎬSPERANZINIVꎬHASHIMOTOTꎬetal.Char ̄acterizationofinfluenzavirusvariantsinducedbytreatmentwiththeendonucleaseinhibitorbaloxavirmarboxil[J].SciRepꎬ2018ꎬ8(1):9633.[12]张伟ꎬ王承宇ꎬ杨松涛ꎬ等.流感病毒的分子生物学研究进展[J].中国比较医学杂志期刊ꎬ2010ꎬ20(4):74-79. [13]赵荣茂.甲型流感病毒各亚型假病毒系统的构建及H1亚型特异性保守表位的鉴定[D].北京:北京协和医学院ꎬ2013.[14]TEVELTHUISAJꎬFODORE.InfluenzavirusRNApoly ̄merase:insightsintothemechanismsofviralRNAsynthesis[J].NatRevMicrobiolꎬ2016ꎬ14(8):479-493. [15]FODORE.TheRNApolymeraseofinfluenzaavirus:mechanismsofviraltranscriptionandreplication[J].ActaVirolꎬ2013ꎬ57(2):113-122.[16]NOSHITꎬKITANOMꎬTANIGUCHIKꎬetal.Invitrochar ̄acterizationofbaloxaviracidꎬafirst-in-classcap-de ̄pendentendonucleaseinhibitoroftheinfluenzaviruspoly ̄merasePAsubunit[J].AntiviralResꎬ2018ꎬ160(1):109-117.[17]王强.新型抗流感病毒药物巴洛沙韦酯及其中间体类似物的合成研究[D].重庆:重庆医科大ꎬ2021.[18]HEOYA.Baloxavir:firstglobalapproval[J].Drugsꎬ2018ꎬ78(6):693-697.[19]孙超ꎬ乔欢.新型口服抗流感药物:baloxavirmarboxil[J].中国新药与临床杂志ꎬ2019ꎬ38(5):262-267. [20]FDA.Xofluza(baloxavirmarboxil)tabletsꎬfororaluse[EB/OL].(2018-10-24)[2021-06-20].https://www.accessdata.fda.Gov/drugsatfda_docs/label/2018/210854s000lbl.pdf.[21]连雯雯ꎬ刘艾林ꎬ杜冠华.流感病毒RNA聚合酶PA亚基:潜在抗流感药物靶点[J].中国药理学通报ꎬ2015ꎬ31(3):297-302.(收稿日期:2023-08-07)。

RNAi

RNAi

RNAi的研究进展RNA干扰(RNA interference ,RNAi) 现象是一种进化上保守的抵御转基因或外来病毒侵犯的防御机制。

将与靶基因的转录产物mRNA 存在同源互补序列的双链RNA(double strand RNA ,dsRNA) 导入细胞后,能特异性地降解该mRNA ,从而产生相应的功能表型缺失,这一过程属于转录后基因沉默机制( posttranscriptional gene siliencing , PTGS) 范畴。

RNAi 广泛存在于生物界,从低等原核生物,到植物,真菌,无脊椎动物,甚至近来在哺乳动物中也发现了此种现象,只是机制也更为复杂。

一.RNAi的发现早在1990 年进行转基因植物有关研究时偶然发现,将全长或部分基因导入植物细胞后某些内源性基因不能表达,但这些基因的转录并无任何影响,并将这种现象称为基因转录后沉默(posttranscriptional gene silencing ,PTGS) . 1996 年在脉孢菌属(Neurospora) 中发现了相似现象,只不过将这种现象命名为基因表达的阻抑作用(quelling) . 首次发现dsRNA 能够导致基因沉默的线索来源于线虫Caenorhabditis elegans的研究。

1995年康乃尔大学的研究人员Guo 和Kemphues 尝试用反义RNA 去阻断par-1 基因的表达以探讨该基因的功能,结果反义RNA 的确能够阻断par21基因的表达,但是奇怪的是,注入正义链RNA 作为对照,也同样阻断了基因的表达。

这个奇怪的现象直到3年后才被解开——华盛顿卡耐基研究院的Andrew Fire 和马萨诸塞大学癌症中心的Craig Mello 首次将双链dsRNA ——正义链和反义链的混合物注入线虫,结果诱发了比单独注射正义链或者反义链都要强得多的基因沉默。

实际上每个细胞只要很少几个分子的双链RNA 已经足够完全阻断同源基因的表达。

RNA干扰技术在生物制药中的研究与应用

RNA干扰技术在生物制药中的研究与应用

RNA干扰技术在生物制药中的研究与应用引言RNA干扰(RNA interference, RNAi)是一种通过特定的RNA分子调节基因表达的技术,该技术被广泛应用于生物制药领域。

RNA干扰技术可以靶向指定的基因,在基因水平上进行精确的调控,从而为疾病治疗和药物研发提供了更加有效的手段。

本文将重点介绍RNA干扰技术在生物制药中的研究与应用,包括基于siRNA的药物开发、基因沉默治疗以及药物递送等方面。

1. 基于siRNA的药物开发小干扰RNA(siRNA)是RNA干扰技术的核心工具,具有能够靶向特定基因、抑制基因表达的特点。

在基于siRNA的药物开发中,科学家们将siRNA与适当的纳米载体结合,通过体内靶向递送实现药物释放,从而达到对疾病靶点的精确干预。

例如,某些疾病,如癌症和遗传疾病等,由于特定基因的突变导致异常表达,利用RNA干扰技术可以选择性地沉默这些异常表达的基因,从而达到治疗的目的。

此外,基于siRNA的药物开发还可以用于抑制病毒的复制和传播,例如针对HIV、乙肝等病毒的干扰RNA药物已经在临床试验中取得了一定的进展。

2. 基因沉默治疗除了药物开发,RNA干扰技术在基因沉默治疗方面也有着重要的应用。

在基因沉默治疗中,科学家们利用RNA干扰技术来抑制特定疾病相关基因的表达。

例如,某些疾病如遗传基因突变导致的疾病以及癌症等,其发病机制与特定基因的异常表达密切相关。

利用RNA干扰技术,可以选择性地降低或抑制这些异常表达的基因,从而达到治疗的目的。

此外,RNA干扰技术还可以对肿瘤相关基因进行靶向干预,从而抑制肿瘤生长和扩散。

因此,基因沉默治疗在治疗与药物研发中具有广阔的应用前景。

3. 药物递送RNA干扰技术的成功应用还面临着一个重要挑战,即如何将siRNA精确地送达到靶细胞内。

大多数siRNA分子无法穿过细胞膜,并且易被降解。

因此,为了克服这些问题,研究人员开发了各种药物递送系统,以确保siRNA的有效传递。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

RNA抗病毒防御机制的研究进展
病毒是人类世界中的一种细小的生物体,它们可以在人体中进化,导致疾病甚至死亡。

传统的病毒治疗方法主要依靠药物以及疫苗的方式,但是随着科学技术的发展,越来越多的研究人员开始关注RNA抗病毒防御机制,寻求新的治疗方法。

1. RNA干扰技术
RNA干扰技术是RNA防御机制的一种重要手段,它能够通过RNA干扰复合体来切断靶向RNA分子的特定区域,从而发挥抗病毒作用。

研究表明,细胞通过RNA干扰机制来对抗病毒感染,这一机制的核心是小RNA分子,包括小干扰RNA(siRNA)和微小RNA(miRNA)。

siRNA可以通过RNA干扰的方式来沉默靶向RNA分子,抗病毒效果显著。

其中,在2006年诺贝尔生理学或医学奖的获得者Andrew Fire和Craig Mello的领导下,科学家首次发现了siRNA在抗病毒中的重要作用,这引发了人们对RNA干扰技术的更深入研究。

除了siRNA,miRNA也被广泛研究用于抗病毒防御机制中,因为它们具有多样的功能。

miRNA作为另一种小RNA分子,被认为可以通过靶向多个基因靶点的方式来发挥作用,达到更加细致和复杂的维持生理状态的调控效果。

2. CRISPR-Cas系统
除了RNA干扰技术之外,CRISPR-Cas系统也是近年来备受关注的RNA抗病毒防御机制。

CRISPR是一种短回文重复序列,能够指示细菌和古菌对于侵入的病毒或其他外源DNA进行修剪和备份,以维持自身的稳定性。

同样的,这种机制也被发现在哺乳动物和人类中,CRISPR-Cas系统能够通过RNA干扰的方式进行靶向普通细胞和病毒RNA的切除,从而保护细胞免受病毒侵害。

实验证明,CRISPR-Cas系统可以用于治疗多种病毒性疾病,包括艾滋病毒、
乙型肝炎病毒和登革热减轻疾病症状,防止病毒传播。

3. RNA接种疫苗
RNA接种疫苗是一种新型的疗法,它借鉴了RNA干扰技术的机制,通过注入
特定的RNA到人体中,以激活体内的RNA防御机制,从而提高人体免疫力抵抗
病毒。

相较于传统疫苗,RNA接种疫苗的优势在于可以有效提高疫苗的稳定性和
储存性,同时也可以更快速地对新出现的病毒进行适应。

RNA接种疫苗已被广泛应用于多种病毒的预防中,包括新冠疫苗和流感疫苗。

目前,科学家们也在研究RNA接种疫苗在其他病毒领域的应用。

4.RNA抗病毒机制的未来
RNA抗病毒防御机制在对抗病毒方面表现出了很大的优势,因此在未来的研
究中,对RNA干扰技术、CRISPR-Cas系统以及RNA接种疫苗的开发和应用将继
续深入研究和探索。

从大的趋势来看,RNA抗病毒机制的研究将会是一个跨学科、集高科技、高
投入于一体的领域,除了基础研究,还需要多方合作、多元领域的创新能力以及政策的支持,以形成完整的RNA抗病毒体系。

总之,RNA抗病毒防御机制的研究为人类寻找新的治疗病毒的方法提供了遥
遥领先的技术基础,RNA干扰技术、CRISPR-Cas系统和RNA接种疫苗等技术的
广泛应用也为人类预防、控制和治疗病毒疾病奠定了基础,为未来的病毒研究提供了广阔的发展前景。

相关文档
最新文档