Tiểu luận môn Sinh Học Phân Tử Quá trình can thiệp RNA

Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
TRƯỜNG ĐHSP HUẾ
Khoa: Sinh Học
BÀI TIỂU LUẬN
Học phần: Công nghệ Sinh học
Đề tài:
Học viên thực hiện: Phan Thị Ái Linh Giao viên hướng dẫn:
Chuyên ngành: Thực Vật Học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Khóa: XXII
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
1
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
BỐ CỤC ĐỀ TÀI
A. Đặt vấn đề
B. Nội Dung
I . Giới thiệu về RNAi
1. Dòng thông tin di truyền trong tế bào
2. Khái niệm và vai trò của RNAi trong tế bào
2.1 Khái niệm
2.2 Vai trò
3. Lịch sử nghiên cứu
II. Khám phá cơ chế RNAi và giải thưởng Nobel y học 2006
1. Quá trình nghiên cứu khám phá ra sự can thiệp RNA của Z.Fire và
C.Mello
1.1 Thí nghiệm nghiên cứu
1.2 Những suy luận từ kết quả thí nghiệm :
2. Ý nghĩa của công trình nghiên cứu
III. Bộ máy can thiệp RNAi
1. Các thành phần tham gia vào quá trinh can thiệp RNAi
1.1 siRNA :
1.2 miRNA :

2. Con đường hình thành các bộ máy can thiệp RNAi
2.1. Con đường hình thành siRNA :
2.2. Con đường hình thành miRNA :
3.Sự khác nhau giữa siRNA và miRNA
IV. Cơ chế can thiệp RNA
1. Cơ chế chung
2. Cơ chế phân tử
2.1 Cơ chế làm tắt gene bởi siRNA
2.2 Cơ chế làm tắt gene bởi miRNA
V. Những thành tựu và triển vọng của việc nghiên cứu ứng dụng RNAi
1. Những thành tưu khoa học ứng dụng RNAi
2. Triển vọng của việc nghiên cứu ứng dụng RNAi
C. Kết Luận
Tài liệu tham khảo
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
2
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Như chúng ta đã biết, trong tế bào có nhiều loại RNA khác nhau, mỗi
loại đảm nhận một chức năng sinh hoc riêng biệt.
Một số chức năng quan trọng của RNA:
+ Chức năng vận chuyển thông tin di truyền
+ Chức năng tham gia tổng hợp và vận chuyển Protein
+ Chức năng hoàn thiện các phân tử RNA
+ Ngoài ra RNA còn có các chức năng quan trọng khác
+ Đặc biệt gần đây các nhà sinh học phân tử đã phát hiện ra chức năng điều
hoà biểu hiện gene của RNA
Kể từ khi khám phá ra RNAi thì việc nghiên cứu cơ chế và ứng dụng
của nó ngày càng trở thành một vấn đề lý thú thu hút sự quan tâm của các
nhà sinh học góp phần tạo nên cơn sốt “ Thế giới RNA – RNA word ) .

* Một số thuật ngữ :
+ RNAi : RNA inteference ( RNA can thiệp )
+ dsDNA : double strand DNA ( DNA mạch kép dài)
+ miRNA : micro RNA ( tiểu RNA )
+ RISC : RNA – incluced silencing complex (phức hệ tắt gene tích ứng bởi
RNA)
+ Dicer : RNase III ( Một loại enzyme endonuclease )
+ siRNA : small interfeing RNA ( RNA can thiệp kích thước nhỏ )
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
3
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
B. NỘI DUNG
I . Giới thiệu về RNAi
1.Dòng thông tin di truyền trong tế bào :
Hình 1. Dòng thông tin di truyền trong tế bào
- Thông tin di truyền lưu trữ trong DNA được sao chép sang RNA và sau
đó được dùng để tổng hợp protein
- Tuy nhiên không phải mọi thông tin di truyền đều được sử dụng mà chỉ có
một phần thông tin di truyền trong hệ gene được sử dụng trong mỗi loại tế
bào.
- Việc gene nào được biểu hiện là do cơ chế kiểm soát của bộ máy sao chép
DNA sang mRNA trong quá trinh phiên mã
- Quá trình phiên mã cũng bị điều khiển bởi nhiều nhân tố khác và được con
người nghiên cứu, tìm hiểu ngày càng rõ.
2. Khái niệm và vai trò của RNAi trong tế bào
2.1. Khái niệm RNAi
“ RNA can thiệp ” ( RNAi ) là một hệ thống bên trong các tế bào
sống , giúp kiểm soát được các gene đang hoạt động. Đó là những đoạn
RNA ngắn có thể ức chế sự biểu hiện của các gene có trình tự tương đồng
với nó.

“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
4
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Các phân tử RNAi này có thể gây lên các hiêu ứng:
1. Ức chế dịch mã đơn vị mRNA
2. Ức chế sự phiên mã của gene ở trong nhân
3. Phân giải mRNA
2.2. Vai trò RNAi
RNAi có rất nhiều chức năng quan trọng trong tế bào :
+ Bảo vệ tế bào chống lại gene ký sinh trùng, virut và các yếu tố di truyền
vận động ( Transposon).
+ Điều hoà biểu hiện gene .
+ Điều khiển sự phát triển của tổ chức.
+ Giữ gìn NST và tăng cường phiên mã.
+ Có thể RNAi còn có nhiều chức năng khác mà con người chua khám phá
ra hết, và sẽ được khám phá dần dần trong tương lai.
3. Lịch sử nghiên cứu
Trong lịch sử , sự can thiệp RNA được biết đến với những tên gọi khác
như : RNA silening , quelling, cosuppresion, RNA inteference . . . .
- Năm 1984, Pesthea và các cộng sự đã nghiên cứu kỹ thuật Antiense-RNA
trên vi khuẩn Escherichia Coli.
- Đến những năm dầu thâp niên 1990 một số nhà khoa học công bố kết qua
nghiên cứu trên các tạp chi quốc tế ( Napoli và cộng sự , Vander và cộng
sự).
- Năm 1994 Cogoni và cộng sự đã tiến hành thí nghiệm tăng màu cam của
nấm Neurospora crassa
- Năm 1995 trên tạp chí Cell số 81, nhóm nghiên cứu của Guo và Kemphues
đã đưa ra bằng chứng đầu tiên trên tuyến trùng Caenorhabditis elegans rằng :
Phân tử RNA chiều thuận ( sense RNA ) cũng gây ra sự ức chế gene.
- Đến năm 1998, nhóm nghiên cứu Fire đã giải thích được điều nghịch lý

này băng những thí nghiệm trên tuyến trùng C. elegans.
- Năm 2000, trên tạp chí Nature cũng công bố việc phát hiện hiện tượng
RNAi trên loài ruồi dấm ProSophila do nhóm nghiên cứu của Richard
Cathew tiến hành
- Năm 2001, lần đầu tiên RNAi được mô tả trong các tế bào động vật có vú (
Tuschl và cộng sự )
Năm 2006 giải thưởng Nobel sinh lý và y học cho phát hiện cơ chế
RNAi của 2 nhà bác học Mỹ là Andrew Fire (ĐH Stanford) và Craig Mello
(ĐH Massachusetts
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
5
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 2. 2 nhà bác học Mỹ đạt giải thưởng Nobel Năm 2006
II. Khám phá cơ chế RNAi và giải thưởng Nobel y học 2006
1. Quá trình nghiên cứu khám phá ra sự can thiệp RNA của Z.Fire
và C.Mello:
- Andrew Fire và Craig Mello đã tiến hành nghiên cứu về cơ chế điều khiển
biểu hiện gien ở giun tròn Caenorhabditis elegans(C.elegans.).
- Hai ông đã thực hiện hàng loạt các thí ngiệm ngoạn mục nhằm kiểm tra
kiểu hình ảnh hưởng của việc tiêm RNA vào bộ phận sinh dục của
C.elegans.
1.1. Thí nghiệm nghiên cứu:
Hình 3. Thí nghiệm nghiên cứu
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
6
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
- Tiêm các phân tử mRNA mã hoá một protein cơ bắp ( sợi “ có nghĩa “ )
=> không làm thay đổi hành vi của giun tròn.
- Khi tiêm RNA “vô nghĩa” ( antisence RNA) cũng không tháy hiện tượng
gì .

- Tuy nhiên, khi Fire và Mello tiêm cả RNA “sence" và “antisence" vào cơ
thể giun tròn, thấy giun có những chuyển động lạ, cụ thể là co giật.
- Các chuyển động tương tự cũng xảy ra ở những con giun hoàn toàn thiếu
một gien chịu trách nhiêm tạo protein cơ bắp .
1.2. Những suy luận từ kết quả thí nghiệm
- RNA chuỗi đôi có thể làm các gien ngừng hoạt động (bất hoạt gen )
- Cơ chế can thiệp RNA này mang tính đặc trưng đối với gien mang mã di
truyền giống với mã di truyền của phân tử RNA được tiêm vào.
- Ngoài ra, cơ chế can thiệp RNA có thể lan giữa các tế bào và thậm chí
được di truyền sang đời sau. Chỉ cần tiêm một lượng nhỏ phân tử RNAi
cũng có thể đạt được kết quả mong muấn. Do vậy, có thể coi cơ chế can
thiệp RNAi là một quá trình xúc tác.
1.3. Ý nghĩa khoa học của công trình nghiên cứu
- Công trình nghiên cứu này của hai nhà bac hoc Z.Fire và C.Mello đã được
công bố trên tạp chí Nature vào ngày 19/2/1998 .
- Kết quả của nghiên cứu này vô cùng quan trọng :
+ Cung cấp lời giải thích cho các hiện tượng nghiên cứu ở thuạc vật.: Phiên
mã bổ nhiệm gen im lặng ( PTGS- post transcriptional gene silening ) =>
làm sáng tỏ nhiều quan sát thí nghiệm mâu thuẫn và khó hiểu trong nhiều
năm trước đây.
+ Đồng thời nó tiết lộ một cơ chế tự nhiên để kiểm soát dòng thông tin di
truyền trong tế bào
+ RNAi được sử dụng trong khoa học cơ bản nghiên cứu chức năng của
gene.
+ Với nghiên cứu mới này , giới khoa học cũng đang tìm ra các ứng dụng
của RNAi trong những nghiên cứu y học chữa bệnh băng liệu pháp gene, các
ứng dụng trên cây trồng, vật nuôi trong nông nghiệp nhằm tạo ra các sản
phẩm với chất lượng tốt hơn.
+ Từ kết quả của nghiên cứu này đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu và được
tạp chí Science bình chọn là “ Break Through in 1998 “(Bước đột phá của

năm 1998 ) dựa theo số lượng ra tăng cấp số nhân các bài báo khoa học đăng
trên các tạp chí khoa học quốc tế hàng đầu.
III. Bộ máy can thiệp RNA
1. Các thành phần tham gia vào quá trinh can thiệp RNAi
Quá trình can thiệp RNAi được thực hiện bởi 2 cơ chế :
+ siRNA
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
7
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
+ miRNA
1.1. siRNA : các thành phần tham gia
- dsRNA ( double strand RNA – RNA sợi đôi ) : là những đoạn RNA dài
mạch kép có trình tự bổ xung với gene đích ( target RNA ) có 2 đầu thò là
3’OH
- Dicer : là một loại enzyme endonuclease ( Ribonuclease III ) chịu trách
nhiệm hoàn thiện sợi dsRNA.
- Phức hệ RISC (RNA – incluced silencing complex ) : Phức hệ gắng gene
kích ứng bởi RNA. Phức hệ này có chứa enzyme helicase và một số protein
trong đó quan trọng nhất là protein thuộc họ Agronaut ( liên kết RNA ) hoạt
động như một endonuclea và cắt mRNA .
- siRNA (small interfeing RNA ) : là RNA can thiệp kích thước nhỏ được
tạo ra từ dsRNA
1.2. miRNA
Là những đoạn RNA ngắn khoảng từ 19 – 24 nu, không tham gia vào quá
trình tổng hợp protein. Bộ máy miRNA bao gồm :
- Pri- mRNA ( primary-mRNA ) : chuỗi mRNA nguyên thuỷ , dài hàng
nghìn nu và mang đầu 5’CAP, đuôi poly A. Pri- mRNA chữa ít nhất một hay
nhiều vòng kẹp tóc ( hairpin ) mỗi vòng dài khoảng 70 nu.
- Phức hệ RISC (RNA – incluced silencing complex ): Phức hệ gắng gene
kích ứng bởi RNA. Phức hệ này có chứa enzyme helicase và một số protein

trong đó quan trọng nhất là protein thuộc họ Agronaut ( liên kết RNA ) hoạt
động như một endonuclea và cắt mRNA .
- Hai enzyme cắt : + Drosha : ở trong nhân tế bào
+ Dicer : ở ngoài tế bào chất
2. Con đường hình thành bộ máy can thiệp RNAi
2.1 Con đường hình thành siRNA :
Quá trình hình thành siRNA diễn ra ở tế bào chất (cytoplasma )
- Các đoạn dsRNA sợi kép được cắt bởi enzyme Dicer tạo ra những đoạn
RNA ngắn ( siRNA )
- Sau đó các siRNA được tháo xoắn dưới táuc dụng của enzyme helicase và
biến tính thành 2 mạch đơn khi gắng với phức hệ RISC.
+ Trong 2 mạch đơn này, chỉ mạch nào có đầu 5’ có hoạt lực với
Agronauttrong phức hệ RISC mới gằn được với phức hệ RISC => tạo phức
hợp siRNA-RISC
+ Mạch còn lại đầu 5’ không có hoạt lực với Agronaut => không liên
kết với RISC được .
- Sự xuất hiện của mạch đơn siRNA sẽ hoạt hoá RISC thành trạng thái hoạt
động (RISC* )
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
8
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 4. Con đường hình thành siRNA
2.2 Con đường hình thành miRNA
- Quá trình hình thành miRNA diễn ra ở nhân tế bào (nuclear ) và trong tế
bào chất ( cytoplasma)
*Trong nhân :
Các phân tử miRNA được tạo ra thông qua quá trình phiên mã từ các gen
gọi là các phân tử miRNA nguyên thuỷ ( pri- miRNA ), các phân tử này có
chúa các cấu trúc kẹp tóc ( hairpin )
- Các phân tử pri- miRNA được cắt bởi enzyme Drosha để tạo thành những

sợi Pre- miRNA ( phân tử tiền microRNA ) => gọi là quá trình chế biến pri-
miRNA
- Các phân tử Pre- miRNA sẽ được di chuyển ra ngoài tế bào chất .
* Tại Tế bào chất :
- Pre- miRNA sau khi được di chuyển ra ngoài tế bào chất => sẽ được
enzyme Dicer cắt thành những đoạn RNA nhỏ ( khoảng 19 – 21 nu )
- Các đoạn miRNA được tách đôi => tạo ra các sợi miRNA đơn. Trong đó
sợi có dầu 5’ có hoạt lực vói Agronaut trong phức hợp RISC => sẽ kết hợp
với phức hợp RISC tạo thành phức hệ miRNA-RISC .
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
9
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 5. Con đường hình thành miRNA
3. Sự khác nhau giữa siRNA và miRNA
Tiêu chí siRNA miRNA
Nguồn gốc
RNA mạch kép (dsRNA ) có
cấu trúc là chuỗi xoắn kép.
Tiền miRNA(Pre-
miRNA) có cấu trúc dạng
thân vòng ( steen-loop ) hay
dạng kẹp tóc (hairpin)
Vị trí hình thành Xảy ra ở ngoài tế bào chất Gồm 2 quá trình trong nhân
và ngoài tế bào chất.
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
10
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 6. Sự khác nhau giữa siRNA và miRNA
IV. Cơ chế can thiệp RNA
1. Cơ chế chung

- Quá trình can thiệp RNA được kích hoạt khi phân tử RNA tồn tại trong tế
bào với cấu trúc sợi đôi.
- RNA sợi đôi kích hoạt một cơ chế hoá sinh dể phân huỷ các phân tử
mRNA có mã di truyền giống với nó.
- Khi các phân tử mRNA này biến mất => gene tương ứng bi bất hoạt =>
không có protein nào do gên đó má hoá được tạo thành.
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
11
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 7. Cơ chế chung
2. Cơ chế phân tử
2.1. Cơ chế làm tắt gene bởi siRNA
- Trong tế bào, sự biểu hiện hoặc cảm ứng của RNA mạch kép dài là kết quả
của sự bắt cặp giữa mạch mang mã ( sợi có nghĩa ) và mạch đối mã ( sợi vô
nghĩa )
- Các đoạn dsRNA sợi kép dài được cắt bởi enzyme Dicer tạo ra những đoạn
RNA ngắn ( siRNA ) khoảng 21-28 nu .
- Sau đó các siRNA được tháo xoắn dưới táuc dụng của enzyme helicase và
một mạch được nạp vào phức hợp protenin một cách chon lọc gọi là phức
hợp cảm ứng bất hoạt RISC
- Sự xuất hiện của mạch đơn siRNA sẽ hoạt hoá RISC thành trạng thái hoạt
động (ký hiệu là RISC* )
- Cuối cùng phức hợp siRNA-RISC* này sẽ tìm kiếm các transcriptome
( sản phẩm của quá trinh phiên mã) một cách đặc hiệu và nhưng RNA mục
tiêu tiềm năng .
- Sợi đơn siRNA sau khi được nạp vào RISC được gọi là mạch hướng dẫn,
nó đóng vai trò chỉ đạo trong việc đưa phức hợp siRNA-RISC* đến các phân
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
12
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc

tử mRNA có trình tự bổ xung với nó.Việc chỉ đạo của siRNA thông qua một
endonuclease có trong RISC là Agronaute protein
- RISC* cũng có thể xâm nhập được vào nhân tế bào và kết cặp với trình tự
tương đồng trên phân tử DNA hệ gen.
Lúc này RISC* huy động một số protein làm cải biến chất nhiễm sắc
quanh vị trí promoter của gene
=> sự kìm hãm phiên mã.
- Cơ chế tắt gen lúc này phụ thuộc vào mức độ tương đồng giữa siRNA và
mRNA đích.
+ Nếu Sự tương đồng giữa siRNA và mRNA đích là hoàn toàn => phân tử
mRNA có xu hướng bị cắtvà phân giải ( do hoạt tính nuclease của RISC )
=> không có mRNA mã hoá cho protenin đó.
+ Nếu Sự tương đồng giữa siRNA và mRNA chỉ là một phần thì xu hướng
xảy ra là sự ức chế dịch mã do khi chung bám trên mRNA => ngăn cản sự
dịch chuyển của Ribosome trong quá trình dịch mã => quá trình dịch mã bi
ngưng lại => không tạo ra được protein.
Hình 8. Cơ chế làm tắt gene bởi siRNA
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
13
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
- Cơ chế tắt gene bởi siRNA có hiệu quả rất cao, chỉ cần một lượng nhỏ
siRNA được đưa vào tế bào cố thể đủ để làm tắt hoàn toàn sự biểu hiện của
một gene nào đó ( vốn có rất nhiều bản sao trong cơ thể đa bào).
2.2 Cơ chế làm tắt gene bởi miRNA
- Trong tự nhiên, ngoài cơ chế điều oà biểu hiện gene bằng sợi siRNA còn
có cơ chế điều hoà biểu hiện của gene bởi một nhóm RNA khác gọi là micro
RNA ( miRNA )
- Cơ chế hoạt động của miRNA trong quá trình ức chế sự biểu hiện của gene
cũng tương tự như ở siRNA.
- Các miRNA có chiều dài khoảng 19-24 nu được tạo từ tác động cắt các

đoạn Pre- miRNA có trình tự kẹp tóc (được phiên mã từ các đoạn DNA
không mã hoá protein) bởi 2 enzyme là Drosha và Dicer .
- Gần 70% các miRNA được phát sinh liên quan đến sự điều tiết trong quá
trình phiên mã tạo ra các mRNAvà các RNA không sinh tổng hợp các
protein. 30% còn lại được phát sinh độc lập không liên quan đến quá trình
nhân lên ( chức năng của 30% miRNA này chua được làm rõ )
Tương tự với siRNA
+ Các miRNA có thể điều tiết sự phân giải mRNA với sự hiện diên của phức
hợp RISC trong trương hợp bổ xung hoàn toàn.( ở thực vật ) ( perfect
complementary)
+ Trong trương hợp bổ xung không hoàn toàn ( inperfect complementary )
với vùng 3’ UTR của mRNA =.> ức chế quá trình địch mã
Ước lượng có khoảng 120 gene mã hoá cho miRNA ở giun tròn , ở người có
khoảng 250 gene và 50% gene mã hoá protein ở người đang bị kiểm xoát
bởi miRNA.
- Thông thường các gene miRNA được điều hoà theo kiểu chỉ biểu hiện
vào những thời điểm nhất định và ở các mô nhất định trong quá trinh phát
triển của cá thể.
- Đáng chú ý là 30% các phân tử miRNA ở giun trong có trình tự rất
giống ở ruồi giấm và động vật có vú => điều này cho thấy, dường như cơ
chế điều hoà biểu hiện gene bởi miRNA đã có nguần gốc từ lâu trong quá
trình tiến hoá và vai trò của chúng trong việc “ lập trình” biểu hiện của hệ
gene là rất quan trọng đối với giới sinh vật.
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
14
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 9. Cơ chế làm tắt gene bởi miRNA
V. Những thành tựu và triển vọng của việc nghiên cứu ứng dụng RNAi
1. Những thành tưu khoa học ứng dụng RNAi
1.1. Trong nông nghiệp

- Tạo Hoa Hồng Xanh:
Hình 10. Sự hình thành màu hoa hồng ở hoa
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
15
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 11. Cơ chế hình thành màu hoa hồng ở hoa hồng xanh của Florigene
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
16
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Hình 12. Hoa hồng xanh
1.2. iRNA với ung thư
Trong những năm gần đây, ARN can thiệp (iRNA) đã nổi lên như là một
cơ chế quản lý lớn trong biểu hiện gene ở sinh vật có nhân điển hình. Người
ta hiểu rằng thay đổi ở các cấp độ trong quá khứ liên quan trực tiếp đến bệnh
ung thư và các gene đột biến gây ung thư (oncogene). Hơn nữa, can thiệp
RNA đã được biến thành một công cụ mạnh cho biểu hiện gene nhân tạo
điều chỉnh thông qua sự biểu hiện của RNA can thiệp có kích thước nhỏ
(siRNA). Những công cụ này giúp phân định vai trò của các yếu tố di động
trong oncogenesis và ức chế khối u, đặt nền móng cho các phương pháp tiếp
cận mới trong phát hiện gene. Hơn nữa, thành công ức chế sự phát triển của
tế bào ung thư bằng cách can thiệp ARN nhằm tới oncogene in vitro và in
vivo hỗ trợ nhiệt tình tiềm năng cho các ứng dụng điều trị của kỹ thuật này.
Theo Pai SI, Lin YY, Macaes B, Meneshian A, Hưng CF, Wu TC - Bộ môn
Tai Mũi Họng và Phẫu thuật cổ - Đại học Y khoa Johns Hopkins, Baltimore,
Mỹ (2006), can thiệp ARN (iRNA) là một quá trình mạnh mẽ đầy hứa hẹn
trong lĩnh vực điều trị ung thư. Việc phát hiện ra can thiệp ARN đã tạo ra
động lực trong cộng đồng khoa học, không chỉ vì nó đã được sử dụng để
nhanh chóng xác định các phân tử quan trọng tham gia vào nhiều quá trình
mắc bệnh, bao gồm ung thư, mà còn vì can thiệp RNA có tiềm năng được
trở thành một công nghệ với các ứng dụng lớn trong điều trị. Nhiều sản

phẩm gene liên quan đến ung thư đã được khám phá như là mục tiêu cho
ARN can thiệp. Trong hầu hết các nghiên cứu, sự im lặng của sản phẩm
gene quan trọng nhờ công nghệ iRNA đã tạo ra ảnh hưởng đáng kể chống lại
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
17
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
sự sinh sôi nảy nở (antiproliferative), sự tăng lên nhanh chóng của tế bào
nuôi cấy trong môi trường hoặc trong các mô động vật tiền lâm sàng. Tuy
nhiên, những trở ngại như trong việc ức chế không đầy đủ của các gene mục
tiêu, đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và cái gọi là hiệu ứng mục tiêu, cần
phải vượt qua trước khi công nghệ này có thể được dịch sang lĩnh vực lâm
sàng thành công. Những tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong việc giải
quyết một số vấn đề và dự đoán những thử nghiệm lâm sàng giai đoạn đầu
sẽ được bắt đầu trong tương lai gần.
* Dùng hạt nano “gói” iRNA để tìm diệt tế bào ung thư:
Cuộc thử nghiệm lâm sàng đầu tiên trên cơ thể người đã chứng tỏ các hạt
nano tìm đến đúng những tế bào ung thư để bất hoạt sự giải mã gene cần
thiết. Theo kết quả những lần thử nghiệm lâm sàng trước đây, hạt nano
chuyên dụng “gói” “chất trị ung thư” điều chế từ siRNA đã thành công trong
việc tìm đến mục tiêu là các tế bào ung thư trong cơ thể người và vô hiệu
hóa tạo ra sản phẩm từ gene cần thiết. Các nhà nghiên cứu vẫn chưa tiết lộ
tác dụng lâm sàng của liệu pháp nhưng theo GS Phillip Sharp ở Học viện
Công nghệ Massachusetts, người được nhận giải thưởng Nobel Y học năm
1993 nhờ công nghiên cứu về quá trình phân chia ARN, nhận xét: "Đây là
một thành tựu rất phấn khích, điều này chứng tỏ lĩnh vực này đang trưởng
thành và bắt đầu được áp dụng để trị liệu cho bệnh nhân". Kể từ khi phát
minh (năm 2000), những dải kép ARN có thể vô hiệu hóa những gene cần
thiết. Các nhà nghiên cứu đã xem kỹ thuật này là một cách tiếp cận hữu
dụng để tạo ra những dược phẩm mới và công hiệu. Điều khó khăn là việc
đưa “thuốc ARN can thiệp” đến những tế bào mục tiêu. Khi nạp vào mà

không bao bọc bảo vệ, những phân tử cỡ nhỏ (siRNAs) nhanh chóng bị thận
lọc ra khỏi cơ thể. Các nhà nghiên cứu đã gắng sức để thiết kế ra những hạt
chứa thuốc tìm đến những tế bào mục tiêu có đủ độ khác biệt, không gây ra
độc hại hoặc không gây ra phản ứng miễn dịch của cơ thể. Cho đến nay, một
vài cuộc thử nghiệm lâm sàng đã được thực hiện để kiểm tra khả năng của
siRNA khi cung cấp trực tiếp vào mắt hoặc phổi để chữa bệnh thoái hóa
võng mạc hoặc viêm phổi do virus. Đây là những cơ quan dễ tiếp cận, nên
thuốc đã được truyền trực tiếp tới những mô đó với ARN can thiệp không
bọc. Tuy nhiên, ở cuộc thử nghiệm mới đây, lần đầu tiên ARN can thiệp
được đưa một cách hệ thống vào trong cơ thể, trên cơ sở sử dụng những hạt
chuyên dụng để bảo vệ ARN can thiệp. Khi di chuyển lần thử nghiệm đầu
tiên việc đưa iRNA tới các tế bào để trị ung thư, Mark Davis - Giáo sư Hóa
học ở Caltech nói: "Chúng tôi muốn chọn một gene là thủ phạm gây ra một
loạt các bệnh ung thư để tăng khả năng thấy được công hiệu của liệu pháp
mới". Các nhà nghiên cứu đã phân tích mẫu sinh thiết của 3 bệnh nhân bị u
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
18
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
hắc tố trong thử nghiệm lâm sàng sau khi họ được tiêm 3 liều thuốc khác
nhau. Họ lần tìm các hạt ở những mẫu đó và phát hiện thấy lượng hạt ở
những tế bào khối u có liên quan đến liều lượng thuốc đã tiêm. Họ cũng đưa
những mẫu mRNA (ARN thông tin) được dính chính xác vào những nơi mà
siRNA đã được thiết kế để cắt bỏ, để chứng tỏ iRNA đã thực hiện nhiệm vụ
đúng theo yêu cầu. Cuộc thử nghiệm này được tài trợ bởi Calando
Pharmaceuticals, một công ty mới khởi sự ở California do Davis sáng lập để
phát triển những liệu pháp trị ung thư bằng siRNA “gói” trong hạt nano.
Cuộc thử nghiệm là một bước khởi đầu đầy hứa hẹn, tuy nhiên vẫn còn
nhiều việc phải làm trước khi liệu pháp được áp dụng rộng rãi tại các bệnh
viện.
* “Thần dược” từ ARN can thiệp:

Theo Viện sĩ Hàn lâm Viện Khoa học Pháp Jean Paul Behr (2012), trong
tương lai, ARN can thiệp sẽ là trung tâm của ngành dược. Nghiên cứu của
các Giáo sư Fire và Mello cho thấy có rất nhiều phân tử iRNA tồn tại từ giai
đoạn phôi thai cho đến lúc chết ở các sinh vật đa bào với nhiệm vụ điều hòa
sự “vận hành” của tế bào. Cơ chế của iRNA là phân hủy các ARN thông tin
(mRNA) của các gene nhảy (transposon) có thể gây đột biến, của vi rút hoặc
các ký sinh trùng khác tiêm nhiễm vào. Các gene “xâm lược” này bị phát
hiện và vô hiệu hóa do có mã di truyền giống với iRNA. Hiểu được cơ chế
hoạt động, rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới đã thử nghiệm những
liệu pháp gene nhằm điều trị các bệnh do vi rút gây ra, bệnh lý về tim mạch,
ung thư, rối loạn nội tiết. Các phân tử iRNA mang mã di truyền chọn lọc
tương đồng với gene gây hại được đưa vào cơ thể nhằm “tìm diệt” những
gene đó. Đây sẽ là một cuộc cách mạng thật sự của ngành dược trong xu thế
ứng dụng công nghệ sinh học đang ngày càng tạo được chỗ đứng bên cạnh
phương pháp điều chế thuốc truyền thống bằng cách tổng hợp các hoạt chất
hóa học.
Tuy nhiên, để iRNA có thể trở thành dược phẩm thật sự, các nhà khoa
học phải vượt qua không ít trở ngại. Trước tiên, những phân tử này trong tự
nhiên rất mỏng manh và tồn tại trong một thời gian ngắn. Giải pháp được
đưa ra là “khóa” các nguyên tử ôxy của iRNA, tác nhân khiến cấu trúc này
không bền vững. Sau đó, iRNA sẽ được xử lý để làm chậm quá trình đào
thải bởi thận. Sự tiến bộ của ngành hóa học đã giúp phát triển các ARN can
thiệp kích thước nhỏ (siRNA) bền vững gấp 100 lần so với iRNA tự nhiên,
đồng thời có thể dễ dàng được tổng hợp với số lượng lớn. Nhiều công ty hóa
sinh đã thử nghiệm đưa siRNA vào các bộ phận của cơ thể để chữa bệnh,
chẳng hạn một số bệnh lý về mắt như thoái hóa hoàng điểm liên quan đến
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
19
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
tuổi già. Khó khăn tiếp theo là làm thế nào đưa được siRNA vào tế bào

người, vốn được bảo vệ rất kỹ lưỡng. Các nhà khoa học đang nghiên cứu
phương pháp “ngựa thành Troy”: cấy siRNA vào các hạt nano. Những hạt
nano sẽ để tế bào “nuốt” lấy một cách tự nhiên và chỉ giải phóng siRNA khi
đã vào được phía trong. Phương pháp này giúp siRNA tiêu diệt trực tiếp các
tế bào ung thư mang gene đột biến mà không ảnh hưởng đến các tế bào lành
trong cơ thể.
1.3. Ứng dụng cơ chế can thiệp RNAi trừ sâu bệnh
2. Triển vọng của việc nghiên cứu ứng dụng RNAi
Việc nghiên cứu ứng dụng cơ chế can thiệp RNA có nhiều triển vọng to
lớn mà con người có thể không ngờ tới được.Một số hướng nghiên cứu
chính.
+ Can thiệp RNA chống lại sự nhiễm virus
+ Can thiệp RNA bảo đảm ổn định hệ gen bằng cách chống lại các yếu
tố di truyền vận động(transposon):
+ Can thiệp RNA như cơ chế kiềm chế tổng hợp protein và điều khiển sự
phát triển của tổ chức:
+ Can thiệp RNA như cơ chế giữ gìn nhiễm sắc tử cô đặc và tăng cừơng
phiên mã:
+ Can thiệp RNA cống hiến một công cụ thí nghiệm mới để kiềm chế
gene chuyên biệt.
Can thiệp RNA phải là một giải quyết hữu ích trong điều trị bệnh di truyền
trong tương lai.
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
20
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
C. KẾT LUẬN
Như chúng ta thấy, qua trên nửa thế kỷ, những nhà nghiên cứu sinh học
phân tử đã thu được những khám phá ngoạn mục.
Sự khám ra tế bào có một cơ chế đặc biệt – cơ chế can thiệp RNA (RNAi
– RNA interference), đã vượt quá mong đợi và mở rộng hiểu biết của chúng

ta về cơ chế kiểm soát gene trong cơ thể sinh vật.
Việc ngày càng phát hiện ra nhiều chức năng khác nhau của RNA là cơ
sở cho quan điểm cho rằng RNA có thể là đại phân tử sinh học xuất hiện đầu
tiên trong quá trình tiến hoá chứ không phải là DNA hay protein như nhiều
giả thiết trước đây.
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
21
Công nghệ Sinh học PGS.TS. Nguyễn Bá Lộc
Tài liệu tham khảo
1.
2.
3. http:// www.thuvienkhoahoc.com
4.
5.
6.
7.
8. />9. http:// www.hcmbiotech.com.vn
10. http:// www.youtube.com
11.
12.
13.
14. Đinh Đoàn Long, Đỗ Lê Thăng; Cơ sở di truyền học phân tử và tế
bào; NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội; 2008.
“Qúa trình can thiệp RNA” HVTH: Phan Thị Ái Linh
22