用RNAi技术治病不再纸上谈兵——访2006年度诺贝尔生理学或医学奖获奖者Mello教授
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2006年10月12日,本报对2006年度诺贝尔生理学或医学奖的获奖者国斯坦福大学的Andrew Z. Fire教授和美国马萨诸塞州立大学的Craig C. Mello教授及他们具有划时代意义的发现——RNA干扰(RNA inference,RNAi)进行了详细报道。RNAi这种机制广泛存在于生物体中,其以独特的方式对基因表达进行调节,且其实现调节作用的载体小干扰RNA(siRNA)结构简单、易于人工合成。因此,RNAi技术是人工关闭特定基因表达的有力工具,该技术很可能成为开启基因治疗新纪元的一把钥匙。2007年3月26日,本报记者有幸在北京对前来与清华大学和中国科学院进行学术交流的Craig C. Mello教授进行了独家专访,请他就RNAi技术在未来的应用等问题谈了自己的看法。
论坛报:在去年RNAi技术因您和Fire教授获诺贝尔奖而被世界认可时,很多人尚在猜测,小小的RNA真的能够治疗现在诸多药物都难以治愈的疾病吗?2006年发表的一项Ⅱ期临床研究结果显示,一种以RNAi技术为核心的药物——bevasiranib在被注射入湿性老年黄斑变性(wet AMD)患者的眼球后,可使眼底部血管内皮生长因子(VEGF)保持“沉默”,从而阻止病情的发展。这意味着,以RNAi为基础的药物开始正式进入临床,您对此怎么看?
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Mello教授:目前从这项研究结果看,以RNAi机制为基础的治疗方法疗效很好,我想RNAi技术会得到更多的应用,还将会有更多以RNAi机制为基础的药物被用于临床。对于医学领域而言,RNAi机制的应用领域有两种:一是用于实验室中基因功能的研究,作为实验室的一种诱发基因沉默的工具,RNAi可诱发实验室中培养细胞特定基因的沉默,也可用来使胚胎细胞中的一些基因沉默,以“敲除”这些基因的功能,这可使研究者更好地理解基因表达调控通路,从而有利于开发RNAi药物和传统药物,这种方法也是现阶段RNAi技术在医学领域的主要应用。第二种则是真正意义上的“RNA药物”,这种药物以RNAi技术为原理,借助更加先进的技术,使其能够在人体不同组织器官中发挥作用。这类药物刚刚进入Ⅰ期临床,bevasiranib这个药是直接被注射入眼球而发挥作用的,将来研发出来的RNAi药物可能只需要直接注射进入血管便可被运输到需要治疗的组织或器官当中。当然,开发这类RNAi药物需要花费几年甚至更长的时间,开发这类药物载体的难度也会更大。
论坛报:基因组的测序工作已经完成数年了,现在人们已知,在人体内存在大量重复序列,而引发RNAi的主要物质——siRNA的长度仅有18~22个核苷酸,如何能够用这么短的核苷酸序列在体内识别特异性基因位点的时候不会发生错配呢?
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Mello教授:21个核苷酸对于特异性地识别人体任何单个基因已经足够了。siRNA确实非常小,但它蕴含着大量信息。它可与靶基因特异性地结合,进而使特定基因功能沉默,所以当开发这类药物的时候,要格外注意避免产生任何不需要的不良反应,当然对于任何药物而言都是这样。通常我们在实验室中可以在对其他基因影响非常小的情况下成功使一特定基因沉默,所以对于我们而言,保证特异性的作用不是很困难。
论坛报:我国近年来基础医学及临床医学领域的发展为世人所共睹,但我国医学领域科研工作的重点多放在解决具体的疾病方面,比如研究肿瘤的表型或分析遗传病的常见突变位点等等,而诸多国外科学家却把研究的重点放在模式动物方面,比如您选择的研究对象就是线虫,这是为什么呢?
Mello教授:成年线虫仅有不到一千个细胞,但这些细胞与人体细胞的功能分化非常类似,线虫也有自己的表皮细胞、肌肉细胞和神经细胞,这些结构都是人体结构的微缩版,人体有的细胞线虫基本上也都有与之相匹配的细胞。生物体的结构尽管各种各样,但他们的内部结构非常相似。有趣的是,所有生物体的基因功能如此保守,各种生物体之间的基因功能和作用机制令人难以置信的相似。
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线虫是一种简单的生物,我们很容易在实验室对其各种细胞的功能进行研究。线虫从卵到成虫的生长发育过程只需要6天时间,这有利于研究者更快地追踪其各个基因的功能,也使我们的研究周期相应缩短。在人和线虫之间有很多相似之处,我们在线虫中发现了RNAi的机制之后,并不知道在其他物种中是否也存在这种机制,因此我们利用线虫来研究参与RNAi机制的基因。我们首先利用基因敲除技术使参与RNAi机制的基因不能发挥作用(沉默),然后克隆这些线虫的基因,结果发现,这些基因在人的基因组中同样存在,由此我们意识到,这种机制在人体中可能同样也存在。现在人们已经发现这种机制在线虫,人甚至植物等多种生物体内都是存在的。总之,尽管线虫非常小,但其功能复杂,其体内各种复杂的生物学机制可以反映人体内的多种功能,因此值得研究。
论坛报:在您生命中,对您最重要的人和事是什么呢?您获得诺贝尔奖后最想做的事情又是什么呢?
Mello教授:对我最重要的人无疑是我的家人。在获得了诺贝尔奖之后,有很多患者及他们的家属都向我表示,希望能通过RNAi技术治愈他们或他们亲人所患的疾病。我们努力工作试图开发新型技术,来治疗这些可能能够被治疗的疾病,所以在这个领域有很多工作要做,需要花费很多时间。我在美国已开办了一家公司,也可能会在中国开办一家公司来开发RNAi相关药物和技术。当然,我还要尽最大努力继续做更多RNAi方面的实验室研究。
(特别鸣谢中国科学院广州生物医药与健康研究院张必良教授对此次采访的大力支持)
siRNA“沉默”致病基因示意图
秀丽隐杆线虫, 百拇医药