Artykuł ten rozpoczyna zapowiadaną serię traktującą o technologii RNAi i możliwościach zastosowania jej w terapii. Od kilku lat można usłyszeć o nowej technologii interferencji RNA. Nie ma wątpliwości w sprawie potencjału terapeutycznego jaki drzemie w siRNA - cząsteczkach RNA umożliwiających zajście tego procesu. Czy jednak RNAi to nowa technologia? Odpowiedź brzmi tak i nie, w zależności od punku widzenia.
RNAi jako nie najnowsza technologia
Odpowiedź na pytanie postawione w tytule brzmi nie jeżeli weźmiemy pod uwagę przypuszczalny czas powstania tego mechanizmu. Naukowcy twierdzą, że mechanizm RNAi powstał w celu obrony przed infekcjami wirusowymi. Na podstawie podobieństwa u różnych grup organizmów, oraz podobieństwa białek uczestniczących w procesie, uważa się, że mechanizm ten musiał zostać wykształcony jeszcze przed podziałem
Z tego punktu widzenia RNAi nie należy do nowych technologii, ale to tylko jego zaleta. Jest to szansa na wykorzystanie naturalnego mechanizmu w terapii.
RNAi jako nowa technologia
Pierwsze doniesienia o specyficznej degradacji mRNA wprowadzonego genu pochodzą z 1990 roku. Zostały wtedy opublikowane w czasopiśmie Plant Cell dwa artykuły na temat badań nad wprowadzaniem do petunii genów zmieniających kolor kwiatów [1,2]. W obu przypadkach autorzy zauważyli spadek w czasie mRNA wprowadzonego genu. Miało to miejsce na zaledwie 16 lat przed przyznaniem Nagrody Nobla za opisanie wyciszania genów za pomocą interferującego RNA. Przerwa w doniesieniach trwała 5 lat, ale w tym czasie prowadzono wiele prac zmierzających do wyjaśnienia zjawiska opisanego w 1990 roku.
W roku 1995 pojawił się następny znaczący artykuł z tej tematyki. W Cell opublikowano pracę opisującą porównanie efektów przy zastosowaniu dwóch pojedynczych nici RNA: sensownej i antysensownej [3]. Jest to pierwsze doniesienie o zastosowaniu RNAi u zwierząt. Kolejnym ważnym było opublikowanie w Nature w roku 1998, jak się okazało przez tegorocznych noblistów, artykułu opisującego wyciszanie genów za pomocą dwuniciowego RNA. Było to oczywiście naturalną konsekwencją badań z roku 1995. Jeżeli dwie homologiczne nici RNA wprowadzane oddzielnie działały, to może sprawdzić czy po utworzeniu cząsteczki dwuniciowej efekt zostanie utrzymany. Ku zdziwieniu autorów efekt był większy niż w przypadku wprowadzania pojedynczych nici. Do burzliwego rozwoju badań nad wprowadzeniem interferencji RNA do terapii brakowało jeszcze rozwiązania jednego ważnego problemu. Do 1998 roku wprowadzano długie cząsteczki RNA niezależnie czy jedno- czy dwuniciowe liczyły one po kilkadziesiąt nukleotydów. W badaniach na roślinach i zwierzętach (wtedy głównie na C. elegans) nie stanowiło to problemu. Inaczej rzecz się miała z badaniami na ssakach. U tej grupy podanie długich cząsteczek RNA powodowało aktywację interferonu i całkowite niespecyficzne zablokowanie translacji. Fakt ten stawiał pod dużym znakiem zapytania zastosowanie RNAi u ludzi. Na szczęście rozwiązanie tego problemu pojawiło się szybko.
W 2001 roku w Nature ukazał się artykuł autorstwa zespołu Tuscha. Opisali oni zastosowanie krótkich, 21-nukleotydowych, dwuniciowych cząsteczek RNA do wyciszania genów u ssaków [4]. Co najważniejsze nie zaobserwowali aktywacji interferonu. Zastosowane przez nich cząsteczki RNA zostały nazwane krótkie interferujące RNA(short interfering RNA - siRNA). Od tego momentu nastąpił szybki rozwój prac nad terapeutycznym zastosowaniem siRNA. Już w 2004 roku rozpoczęto badania kliniczne z siRNA. Z dotychczasowych badań wynika, że każdy etap badań nad rozwojem leku opartego na siRNA jest dużo krótszy niż w przypadku małych cząsteczek chemicznych, czyli tzw. tradycyjnych leków.
Z tego punktu widzenia interferencję RNA można nazwać nową technologią.
Na postawione w tytule pytanie można, więc odpowiedzieć: siRNA - przełomowa technologia.
Piśmiennictwo
1. van der Krol AR, Mur LA, Beld M, Mol JN, Stuitje AR Flavonoid genes in petunia: addition of a limited number of gene copies may lead to a suppression of gene expression. Plant Cell. 1990;2(4):291-9
2. Napoli C, Lemieux C, Jorgensen R Introduction of a Chimeric Chalcone Synthase Gene into Petunia Results in Reversible Co-Suppression of Homologous Genes in trans. Plant Cell. 1990;2(4):279-289.
3. Guo S, Kemphues KJ par-1, a gene required for establishing polarity in C. elegans embryos, encodes a putative Ser/Thr kinase that is asymmetrically distributed. Cell. 1995;81(4):611-20.
4. Elbashir SM, Harborth J, Lendeckel W, Yalcin A, Weber K, Tuschl T Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells. Nature. 2001;411(6836):494-8.
Odpowiedź na pytanie postawione w tytule brzmi nie jeżeli weźmiemy pod uwagę przypuszczalny czas powstania tego mechanizmu. Naukowcy twierdzą, że mechanizm RNAi powstał w celu obrony przed infekcjami wirusowymi. Na podstawie podobieństwa u różnych grup organizmów, oraz podobieństwa białek uczestniczących w procesie, uważa się, że mechanizm ten musiał zostać wykształcony jeszcze przed podziałem
Z tego punktu widzenia RNAi nie należy do nowych technologii, ale to tylko jego zaleta. Jest to szansa na wykorzystanie naturalnego mechanizmu w terapii.
RNAi jako nowa technologia
Pierwsze doniesienia o specyficznej degradacji mRNA wprowadzonego genu pochodzą z 1990 roku. Zostały wtedy opublikowane w czasopiśmie Plant Cell dwa artykuły na temat badań nad wprowadzaniem do petunii genów zmieniających kolor kwiatów [1,2]. W obu przypadkach autorzy zauważyli spadek w czasie mRNA wprowadzonego genu. Miało to miejsce na zaledwie 16 lat przed przyznaniem Nagrody Nobla za opisanie wyciszania genów za pomocą interferującego RNA. Przerwa w doniesieniach trwała 5 lat, ale w tym czasie prowadzono wiele prac zmierzających do wyjaśnienia zjawiska opisanego w 1990 roku.
W roku 1995 pojawił się następny znaczący artykuł z tej tematyki. W Cell opublikowano pracę opisującą porównanie efektów przy zastosowaniu dwóch pojedynczych nici RNA: sensownej i antysensownej [3]. Jest to pierwsze doniesienie o zastosowaniu RNAi u zwierząt. Kolejnym ważnym było opublikowanie w Nature w roku 1998, jak się okazało przez tegorocznych noblistów, artykułu opisującego wyciszanie genów za pomocą dwuniciowego RNA. Było to oczywiście naturalną konsekwencją badań z roku 1995. Jeżeli dwie homologiczne nici RNA wprowadzane oddzielnie działały, to może sprawdzić czy po utworzeniu cząsteczki dwuniciowej efekt zostanie utrzymany. Ku zdziwieniu autorów efekt był większy niż w przypadku wprowadzania pojedynczych nici. Do burzliwego rozwoju badań nad wprowadzeniem interferencji RNA do terapii brakowało jeszcze rozwiązania jednego ważnego problemu. Do 1998 roku wprowadzano długie cząsteczki RNA niezależnie czy jedno- czy dwuniciowe liczyły one po kilkadziesiąt nukleotydów. W badaniach na roślinach i zwierzętach (wtedy głównie na C. elegans) nie stanowiło to problemu. Inaczej rzecz się miała z badaniami na ssakach. U tej grupy podanie długich cząsteczek RNA powodowało aktywację interferonu i całkowite niespecyficzne zablokowanie translacji. Fakt ten stawiał pod dużym znakiem zapytania zastosowanie RNAi u ludzi. Na szczęście rozwiązanie tego problemu pojawiło się szybko.
W 2001 roku w Nature ukazał się artykuł autorstwa zespołu Tuscha. Opisali oni zastosowanie krótkich, 21-nukleotydowych, dwuniciowych cząsteczek RNA do wyciszania genów u ssaków [4]. Co najważniejsze nie zaobserwowali aktywacji interferonu. Zastosowane przez nich cząsteczki RNA zostały nazwane krótkie interferujące RNA(short interfering RNA - siRNA). Od tego momentu nastąpił szybki rozwój prac nad terapeutycznym zastosowaniem siRNA. Już w 2004 roku rozpoczęto badania kliniczne z siRNA. Z dotychczasowych badań wynika, że każdy etap badań nad rozwojem leku opartego na siRNA jest dużo krótszy niż w przypadku małych cząsteczek chemicznych, czyli tzw. tradycyjnych leków.
Z tego punktu widzenia interferencję RNA można nazwać nową technologią.
Na postawione w tytule pytanie można, więc odpowiedzieć: siRNA - przełomowa technologia.
Piśmiennictwo
1. van der Krol AR, Mur LA, Beld M, Mol JN, Stuitje AR Flavonoid genes in petunia: addition of a limited number of gene copies may lead to a suppression of gene expression. Plant Cell. 1990;2(4):291-9
2. Napoli C, Lemieux C, Jorgensen R Introduction of a Chimeric Chalcone Synthase Gene into Petunia Results in Reversible Co-Suppression of Homologous Genes in trans. Plant Cell. 1990;2(4):279-289.
3. Guo S, Kemphues KJ par-1, a gene required for establishing polarity in C. elegans embryos, encodes a putative Ser/Thr kinase that is asymmetrically distributed. Cell. 1995;81(4):611-20.
4. Elbashir SM, Harborth J, Lendeckel W, Yalcin A, Weber K, Tuschl T Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells. Nature. 2001;411(6836):494-8.
KOMENTARZE