RNAi：生物技术的蓝月亮

那些能获得诺贝尔奖的科学成就是很难得的，能够创造数十亿美元产值的科学成就更是少见。所以既能获得诺贝尔奖又值几十亿美元的科学成就自然更加珍贵，人们把这种两者兼有的科研成果称为蓝月亮，而这种罕见的蓝月亮在 生物 技术产业就有两个，而且都出现在上世纪70年代。一种是基因重组技术，利用这种技术将基因植入细胞中可以获得药物，其中最有代表性的药物是治疗贫血的EPO，安进公司因为最先研发出EPO，而成为年产值超过55亿美元的 生物 产业巨头。另一个蓝月亮的受益者是人类第一个生物技术公司———基因技术公司，这个蓝月亮就是单克隆 抗体 的发现，单克隆 抗体 分子能够准确找到病变组织后再将其毁灭。单克隆抗体类药物每年给基因技术公司带来22亿美元的销售额。 　　或许，生物技术行业“盛产”蓝月亮。在沉寂了20多年之后，人们又一次在生物技术的地平线上看见了诱人的蓝光，第三个蓝月亮就要诞生了。它就是正在快速发展的RNA干预技术，简称RNAi。简单地说，RNAi是细胞的一种自然生理过程，研究人员能够利用这种技术有选择地使某些基因失活。RNAi激起科学家们研究热情的原因主要有两个方面，第一，它可以缩短人类对人类基因功能的认识时间，从十几年缩至几年；第二，科研人员有望利用这种技术获得使致病基因失活的新型基因药物，而基因药物一直是生物技术界追逐的金杯。 　　大量公开发表的老鼠试验和实验室研究成果表明，基于RNAi技术的药物有望治疗癌症，丙肝和艾滋病等病毒性疾病，甚至可能用来治疗神经系统疾病，该技术可能产生许多销售额数十亿美元的新药。去年12月，《科学》杂志将RNAi评为2002年十大科技进步之首，麻省理工大学的生物学家、诺贝尔奖获得者菲利普•夏普认为，RNAi技术将成为十年来甚至几十年来最重要和激动人心的科学突破。 　　去年夏普与人合资成立了一家专门从事RNAi药物研发的公司：AlnylamPharmaceuticals，开始了他的第二次创业之路。他曾于1978年与人共同创立了从事基因重组研究的生物基因（Biogen）公司，现在这家公司的市值已超过了50亿美元。除了Alnylam，还有10余家新成立的公司专门从事RNAi技术的研究，一些制药业巨头如美国雅培制药有限公司和基因技术公司这样的生物技术巨头也开始投入RNAi的研发，这些公司都想摘到这一蓝月亮，究竟谁会是幸运者呢？ 　　RNAi技术的最大难题： 　　药物稳定性问题 　　Alnylam公司的首席执行官约翰•玛拉伽诺瑞以前是千年制药公司的首席执行官，他舍弃了以前优越的条件，投身从零开始的Alnylam公司，他坚信，RNAi药物投入使用虽然还需要时间，但它的表现不会让人失望。 　　新药的问世往往需要十几年时间，而且RNAi研发人员要想取得大的突破，必须首先解决基因沉默药物的给药方式。目前实验室中用来诱导RNAi的化合物在血液中会被快速分解，即使这一稳定性问题得到了解决，研究人员还应该设计出将药物准确送入特定组织的方式。与另外几位率先研究RNAi技术的科学家一起竞争诺贝尔奖的洛克菲勒大学的托马斯•塔什尔教授（也是Alnylam公司的顾问之一）认为，基因沉默药物的给药问题短期内不会得到解决。 　　虽然如此，科学家对RNA干预技术的热情丝毫不减，远远超过反义技术等早期基因调控技术。在塔什尔开启RNAi后不到两年时间内，RNAi技术已经作为研究工具用于各个领域。哈佛大学的遗传学家盖瑞•若昆最近的研究成果显示出RNAi技术的无穷力量，他领导的研究小组发现，利用RNAi技术关闭蠕虫体内的300个基因，其体内脂肪会大大减少，这300个基因中有许多在人体内同样存在。该研究小组推断，可以将这些基因作为药物靶标，在RNAi药物问世之前，开发出能靶向这些基因的传统药物，用以治疗日益严重的肥胖症，这将是一个很大的市场。 　　Alnylam公司的另一顾问、加州工学院的教授马克•大卫认为，RNAi技术药物非常高效，极少量的RNAi诱导剂就能使基因沉默，这意味着，只要使药物进入目标细胞（而不需进入细胞中的目标基因），就能产生治疗效果，这将大大简化给药方式。 　　许多公司宣布它们在开发血液中稳定的RNAi药物方面已取得巨大进展，Sirna制药公司表示，其化学家们已经合成了一种抗分解的RNAi化合物，老鼠试验表明，这种化合物能使促进眼睛中异常血管生长的基因失活，从而有效抑制致使老年人失明的眼斑恶化。因为这一重大发现，Sirna在今年4月更名为核酶制药公司（RibozymePharmaceuticals），并在最近募集到4800万美元的风险投资。 　　Sirna的首席执行官哈夫•若宾认为这个转变是水到渠成的。许多年来，该公司一直在从事核酶类RNA分子的研究，核酶同样具有沉默基因的功能。正因为有这样多的生物学家和生物技术公司数十年如一日地投身RNA研究，干预RNA技术才发展得如此迅速。事实上，从1961年科学家们就已经知道了在蛋白质合成的过程中，DNA编码的基因就被转录成“信使RNA”。而RNAi只是使某些信使RNA失活，从而阻止某些蛋白质的生成。 　　小分子干预RNA技术 　　1995年，康奈尔大学的SuGuo博士用反义RNA阻断线虫基因表达的试验中发现，反义和正义RNA都阻断了基因的表达，他们对这个结果百思不得其解。直到1998年，AndrewFire的研究证明，在正义RNA也阻断了基因表达的试验中，真正起作用的是双链RNA。这些双链RNA是体外转录正义RNA时生成的。这种双链RNA对基因表达的阻断作用被称为RNA干预（RNAinterference，RNAi）。随后的研究中发现，RNAi现象广泛存在于线虫、果蝇、斑马鱼、真菌以及植物等生物体内，这些生物体利用RNAi来抵御病毒的感染，阻断基因的作用。RNAi能高效特异地阻断基因的表达，在线虫、果蝇体内，RNAi能达到基因沉默的效果。在小鼠和人的体外培养细胞中利用RNAi技术也成功阻断了基因的表达，实现了细胞水平的基因沉默。 　　但是随后的研究却遭到了挫折。科学家们在对哺乳动物的研究中发现，RNAi通常会关闭所有的基因，从而杀死细胞。当时许多科学家们认为，RNAi可能并不会在基因研究和药物开发方面发挥作用。 　　但是夏普和其他几位科学家并没有放弃。2000年，夏普和他的同事发现，RNAi在发挥基因沉默剂的作用之前，通常会裂解成小分子片断。塔什尔随后分离出了这些活性片断，并取名为小分子干预RNA或siRNA，2001年4月，塔什尔领导的工作组在《自然》杂志上发表了一篇论文，文章指出，siRNA在抑制哺乳动物细胞中某些基因的同时，并没有大面积杀死细胞。 　　谁将摘得这个蓝月亮？ 　　由于塔什尔在文章中给出了一种非常方便的用于实验室研究的关闭基因方式，科学界对RNAi的研究热情高涨。这种基因关闭方式的巨大价值在于通过观察含有被沉默基因的细胞，可以认识这些沉默基因的功能，而对基因功能的认识对获得基因专利和发现药物至关重要。例如，雅培实验室已经利用RNAi技术识别出促癌基因和蛋白质，这一发现已经给公司带来了振奋人心的结果。 　　夏普、塔什尔和他们的同事在共同组建Alnylam公司的时候，非常容易就找到了资金支持者。由于夏普和塔什尔的出色成就，Alnylam公司在将这些研究成果转化为治疗性应用方面具有独一无二的优势，但是由于德国的RibopharmaofKulmbach公司是世界上第一个获得siRNA沉默基因的专利的公司，Sirna也拥有使RNA分子保持稳定的重要专利，对这个蓝月亮的竞争还是非常激烈的。 　　随着竞争的日益激烈，RNAi的研究主要集中在两个方面。Alnylam公司和Sirna公司主要涉足用化学方法调控siRNA，以使它们更稳定，从而进入细胞；而Intradigm等公司主要研究其它能包裹siRNA的分子。 　　第一个RNAi产品可能是艾滋病药物 　　后者可能优先进入临床，这种方法往往需要病毒作为载体将生成siRNA的基因运送到细胞中，然后这些基因就在细胞内大量生产siRNA，让目标基因沉默数月。由于病毒载体能引起有害的免疫反应，这种方法比直接注射siRNA具有更大的风险，但它能加速解决艾滋病等疾病的给药问题。 　　最近洛杉矶一家生物医药研究所公布了一项重大发现，用病毒载体给药可以抑制猴子体内的HIV类病毒。这个研究小组的最后目的是研究一种RNAi药物，这种药物既可以关闭几种HIV基因，也可以使某些促进病毒进入细胞的人体基因沉默。为了降低病毒载体可能的风险，他们从病人体内提取血细胞前体，在体外将载体注入这些细胞中，同时使用高剂量的化疗来消灭病人体内发生病变的免疫细胞。然后将这些处理过的细胞前体重新注入病人体内，重新建立含有HIV沉默基因的免疫系统，最终得到持久的治疗效果。 　　这项技术可能会在3年内进入人体临床阶段。Intradigm和Ribopharma两家公司宣布，它们也会在3年之内进行RNAi药物的临床试验。 　　对RNAi药物的研究热情将促使RNAi药物以很快的速度进入临床试验阶段，虽然生物技术在遭遇一次次希望落空后，很难保证RNAi的美好前景，但毕竟生物技术产业已经大约25年没有出现蓝月亮了，RNAi技术恰逢此时，必将成为下一个蓝月亮。