siRNA và ỨNG DỤNG TRONG điều TRỊ UNG THƯ

siRNA VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƯ
1. Giới thiệu
- RNA là một phân tử polymer cơ bản có nhiều vai trị sinh học trong mã hóa, dịch
-

mã, điều hịa, và biểu hiện của gene.
RNA có có loại như sau: mRNA, tRNA, rRNA, siRNA, miRNA, tmRNA. Trong
đó, siRNA sẽ là loại mà chúng ta sắp tìm hiểu. Vậy siRNA là gì?

2. Khái niệm
- siRNA được gọi là RNA can thiệp hay RNA im lặng chỉ gồm khoảng 25

-

-

ribônuclêôtit, thường được sinh ra do tác động của virus. Chúng có chức năng
tương tự như miRNA điều chỉnh hoạt động của mARN tương thích và hoạt động
trong phạm vi can thiệp RNA.
Can thiệp RNA (RNAi)là cơ chế ức chế sự biểu hiện của gen ở giai đoạn dịch mã
hoặc bằng cách cản trở quá trình phiên mã của các gen cụ thể.Một hệ thống bên
trong các tế bào sống tham gia vào việc kiểm soát hoạt động của gen.
Mỗi sợi siRNA có:
• 5’-phosphate termini
• 3’-hydroxyl termini
• 2/3-nucleotide 3 ’nhơ ra

3. Lịch sử
- Mello và Fire Năm 1998, các nhà nghiên cứu Craig C. Mello của Trường Y Đại

-

4.
-

•
•
•

học Massachusetts và Andrew Z. Fire của Đại học Stanford đã công bố công trình
đột phá về RNAi. Trong đó, họ sử dụng các đoạn RNA sợi kép (dsRNA) để ức chế
hoặc ngăn chặn sự biểu hiện của các gen ở giun tròn giun tròn (C. elegans).
Cơ chế ức chế biểu hiện gen xảy ra tự nhiên này là
RNAi.
Giải Nobel 2006 Năm 2006, Mello và Fire được trao giải
Nobel cho việc khám phá ra gen tắt.

Chức năng
RNAi có rất nhiều chức năng quan trọng
trong tế bào: Chúng bảo vệ tế bào chống lại gene ký sinh trùng,
virut và các yếu tố di truyền vận động. Điều hoà biểu hiện gene.
Điều khiển sự phát triển của tổ chức. Giữ gìn NST và tăng
cường phiên mã.
Các chức năng của RNAi được biết bao gồm:
Ức chế dịch mã đơn vị mRNA.
Ức chế sự phiên mã của gene ở trong nhân.
Phân giải mRNA đích.


•

Ức chế quá trình xâm nhiễm của vi khuẩn, nấm, virus.
Chống chịu với các tác nhân độc hại của môi trường: tia UV,
mặn, khô hạn, ngập,thiếu dinh dưỡng, kim loại nặng,..

5.

Con đường hình thành siRNA & cơ chế làm tắt gene

-

Quá trình hình thành siRNA diễn ra ở tế bào chất (cytoplasma).
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 và mạch đối
mã. RNAi được kích hoạt bởi dsRNA (double strand RNA) - là
đoạn RNA dài mạch kép mang trình tự bắt cặp bổ sung được
với gene mục tiêu, có đầy đủ các cặp bazơ và có ít nhất 21 -23
cặp bazơ. Cịn những phân tử dsRNA dài sẽ được là cắt thành
những mảnh có độ dài khoảng 21-23 bp bởi một enzyme ngoài
tế bào chất được gọi là "Dicer".
Khi dsRNA vào tế bào, nó bị Dicer (một loại enzyme cắt
RNA mạch kép) cắt thành những đọan ngắn gọi là siRNA
(khoảng 21-28 nucleotide). Những mảnh siRNA liên kết bởi
protein của RNA- phức hệ gây nên sự im lặng (RISC). Những
phức hệ RISC nhận ra và làm suy biến RNA sợi đơn tương ứng
trong trình tự siRNA.
Sau đó các siRNA được tháo xoắn dưới tác dụng của enzyme
helicase và một mạch được nạp vào phức hợp protein một cách
chọn lọc gọi là phức hợp cảm ứng bất hoạt RISC. Trong 2 mạch
đơn này, chỉ mạch nào có đầu 5’ có hoạt lực với Agronauttrong
phức hệ RISC mới gắn được với phức hệ RISC => tạo phức

hợp siRNA-RISC. Mạch cịn lại đầu 5’ khơng có hoạt lực với
Agronauttrong => không liên kết với RISC được. Sự xuất hiện
của mạch đơn siRNA sẽ hoạt hoá RISC thành trạng thái hoạt
động (RISC*). Cuối cùng phức hợp siRNA-RISC* này sẽ tìm
kiếm các transcriptome (sản phẩm của quá trình phiên mã) một
cách đặc hiệu và những RNA mục tiêu tiềm năng.
Sợi đơn siRNA sau khi được nạp vào RISC được gọi là mạch
hướng dẫn, nó đóng vai trị chỉ đạo trong việc đưa phức hợp
siRNA-RISC* đến các phân tử mRNA có trình tự bổ sung với

•

•

•

•


nó. Việc chỉ đạo của siRNA thơng qua một endonuclease có
trong RISC là Agronaute protein.
•

•

•

•

6.

-

RISC* cũng có thể xâm nhập được vào nhân tế bào và kết
cặp với trình tự tương đồng trên phân tử DNA hệ gene.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 hồn tồn
thì phân tử mRNA có xu hướng bị cắt và phân giải (do hoạt tính
nuclease của RISC). => khơng có mRNA mã hố cho protein
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 => q trình dịch mã bi ngưng lại => khơng tạo ra
được protein.

Ung thư
Tế bào ung thư hình thành sau những rối loạn trong cơ thể dẫn
tới sự biến đổi cấu trúc tế bào. Những tế bào này không chết đi
theo quy luật Apoptossis mà tấn công các tế bào bình thường
khác. Cơ thể con người được cấu tạo từ nhiều loại tế bào. Trong
điều kiện bình thường, các tế bào lớn lên, phân chia và tạo ra tế


bào khác khi cơ thể cần đến chúng. Quá trình giúp cho cơ thể
khoẻ mạnh. Tuy nhiên, đôi khi quá trình có trật tự này bị trục
trặc. Vật liệu di truyền (DNA) của một tế bào có thể bị hư hỏng
hoặc thay đổi, gây ra các đột biến có ảnh hưởng đến tăng trưởng

và phân chia của tế bào bình thường. Khi điều này xảy ra, các tế
bào không chết khi chúng cần và tế bào mới hình thành khi cơ
thể không cần đến chúng; tạo thành 1 khối tổ chức mà người ta
gọi là tăng sinh hoặc khối u. Khối u có thể là lành tính hoặc ác
tính.
-

•

7.

Sự khám phá ra cơ chế can thiệp RNAi là công cụ cần thiết để
dị tìm các cơ chế phân tử bị thay đổi trong tế bào ung thư. Do
tính đặc hiệu của q trình can thiệp RNA kết hợp với tính dễ
dàng nhân rộng tiến trình thực nghiệm từ hàng ngàn gene lên
tới tồn bộ genome trong một thí nghiệm, hệ thống các "điểm
yếu" của ung thư sẽ được giải mã và hàng loạt thuốc đặc hiệu
ung thư sẽ được điều chế. Các nhà nghiên cứu đã dùng nhiều
phương pháp để đưa RNA can thiệp vào tế bào mục đích khám
phá các đường tín hiệu sinh tồn chỉ có ở tế bào ung thư.
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).=> ứng dụng trong điều trị ung
thư.

Ứng dụng trong điều trị ung thư
siRNA hiện nay đang được thăm dò với tư cách là một
cơng cụ điều hịa xuống các sản phẩm của nhiễm sắc thể
Philadelphia

Willda và cộng sự đã sử dụng dòng TB của người bị bệnh
bạch cầu dịng tủy mạn tính biểu hiện M -BCR/ABL mRNA
để test khả năng của siRNA tổng hợp đối với việc điều hòa


xuống đặc hiệu tương ứng với tín hiệu và protein, làm tăng sự nhạy cảm của TB
đối với apoptosis. Khi thâm chuyển tức thời siRNA nhắm vào việc kháng lại vùng
cầu nối chung M -BCR/ABL đã làm giảm xuống đặc hiệu các mức p210 nhưng
không ảnh hưởng tới protein ABL hoặc vimentin nội sinh.
Protein tổng hợp BCR-ABL, tại (9; 22) sản phẩm dịch mã là không thể thiếu để tạo, duy trì và
tiến triển bệnh bạch cầu dịng tủy mãn tính. Sự can thiệp RNA là một cách tiếp cận gen im
lặng ở cấp độ sau phiên mã. thấy rằng dsRNA được nhắm mục tiêu chống lại vùng dịch
chuyển dẫn đến sự ức chế hơn 90% mRNA BCR-ABL. Nhiễm sắc thể Philadelphia [t (9; 22) (q34; q11)] là dấu hiệu tế bào học của bệnh bạch cầu dòng tủy mãn tính ở người. Sự chuyển
vị này dẫn đến sự hợp nhất gen trên nhiễm sắc thể 22 (BCR) với một phần gen gây ung thư
ABL từ nhiễm sắc thể 9

siB3A2 nhắm mục tiêu vùng chuyển điểm siRNA sang BCR-ABL trải dài ngang nhau giữa các
gen BCR và c-ABL. SiRNA kiểm sốt (siControl) là một chuỗi được xáo trộn khơng mã hóa
cho bất kỳ gen nào đã biết.siRNA đã được sử dụng ở nồng độ 1 μ g trên 5 × 10 5 tế bào và
được điện hóa. Các tế bào đã được chuyển sang môi trường RPMI. Sau 24 giờ, điện di được
lặp lại. Đối với các thử nghiệm phản ứng liều lượng (Hình 4e, bảng giữa), nồng độ siRNA của
1 μ g / 5 × 10 5 tế bào được lấy là 100%, 0, 5 μ g / 5 × 10 5 là 50% và 0, 25 g / 5 × 10 5 tế bào
im lặng 25%.

Sự giảm đặc biệt M -BCR/ABL trong các tế bào K562 nhờ điện xung với siRNA
cùng loại và chỉ rõ rằng các mức c -bcr và c -abl nội sinh đều khơng có sự biến
đổi.
Khi điện xung M -BCR/ABL siRNA vào trong tế bào PBMC hoặc CD34+ thuần
khiết lấy từ 6 bệnh nhân bị bệnh bạch cầu dịng tủy mạn tính cùng với siRNA đã
làm giảm bản sao ung thư tới 50-79%.