基于新型DNA-RNA复合分子机器的基因沉默研究

Gene silencing has became powerfully therapeutic technique by interfering the targeted gene expression, which was normally accomplished by introducing synthetic nucleic acids into cells. To address the issue of non-specific effects on gene sliencing, many researchers focused on the designing of responsive carriers. However, the issues on safety, such as provoking immune response, have restricted the use of newly designed vehicles. Here, we propose to construct complex DNA-RNA machine for achieving the gene silencing with controlled release of RNA. This strategy possesses its own advantages, 1. the machines are made of DNA and RNA, which are biocompatible; 2.the release of siRNA can only be triggered by the dysexpression of microRNAs, which are specific biomarkers for disease, in cancer cells.

基因沉默技术是一种将外源核酸分子导入病变细胞内，干扰细胞内基因表达，起到治疗效果的特殊手段。然而，外源核酸分子的非特异性作用极大程度上限制了该技术的快速发展。出于此目的，非常多的研究专注于设计靶向性以及响应性的载体，但是新型载体存在免疫反应等安全隐患。在此，我们将设计一种新型的DNA-RNA复合分子机器来驱动小干扰RNA（siRNA）的释放，以期达到特异性基因沉默地目的。该策略有以下优点：1）该分子机器完全由DNA以及RNA构成，不存在安全隐患；2）该分子机器充分利用了病变细胞内特定microRNA异常表达的特点，利用病变细胞内特有的microRNA促发DNA-RNA复合分子机器的运转，实现外源小干扰RNA分子的控制释放。

基因沉默技术主要是依靠外源遗传物质来干扰特殊基因片段的表达，阻止病变地发展，杀死病变地细胞，实现疾病治疗的手段。在各种用于基因沉默治疗的RNA中小干扰RNA（又称siRNA）和microRNA（又称miRNA）的发展尤为迅速。2018年FDA首次批准了小干扰RNA作为药物（Onpattro）的使用充分证实了基因沉默技术的广阔应用背景。我们注意到这些外源的RNA分子被导入到细胞以后直接发生作用，即使在正常细胞内也存在一定的作用。因此，发展高效、具有特异性的基因沉默治疗的器件迫在眉睫。在该项目的资助下我们构建了一种响应性的DNA-RNA复合分子器件用于siRNA的控制释放，在体外测试结果表明通过合理的优化DNA的粘性末端长度以及该分子器件的构型可以有效的控制其siRNA释放的能力；我们希望该策略在今后能对疾病的诊疗提供一个积极的指导思路。