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5种合成siRNA分子方法及途径的比较-RNAi

目前,实验人员都采用将siRNA分子导入细胞内的方法进行RNAi的研究。现在一共有5种合成siRNA分子方法及途径:

1. 化学合成。
2. 体外转录。
3.“鸡尾酒”法(RNaseIII酶切dsRNA)。
4. 质粒、病毒载体介导的siRNA体内表达。
5. siRNA表达框介导的siRNA体内表达。


   前三种方法都是在体外得到siRNA分子后,利用转染、电转化等方法直接将siRNA导入哺乳动物的细胞;后两种方法以载体与siRNA表达框为媒介,使siRNA分子在细胞内表达。实验人员可根据实验的目的与情况,选择具体方法进行实验。

   除RNaseIII酶切dsRNA的方法外,用上述其余4种方法合成siRNA之前都要根据目标基因设计特定的siRNA序列。如要得到1个效率高的siRNA,一般需要设计3~4个siRNA并在此基础上进行实验、筛选。

   为了帮助提高设计siRNA的效率,Cenix BioScience——Ambion的合作伙伴,开发出了专门用于设计siRNA的软件,可大大减少测试siRNA的数量,使研究人员能快速地得到高效率的siRNA。(详情www.ambion.com/siRNA)

一.化学合成
客户设计出siRNA序列后,由合成仪按照序列进行合成及后续的纯化。Ambion公司可根据客户的siRNA序列提供合成服务,也可使用Cenix BioScience的专业软件替客户设计序列后进行合成。
Ambion合成的siRNA产品都经过MALDI-TOF的检测,并提供相关的数据。其纯度分为3类:普通级(脱盐、脱保护,纯度大于80%),HPLC级(纯度大于97%),PAGE级(纯度大于97%)。
该方法的优点是得到的siRNA纯度高并且无需进行任何其他实验,但缺点是价格高昂。所以目前研究人员更多采用的方法是利用相对廉价的方法合成siRNA进行筛选,在确认高效率的siRNA后,再利用化学合成法合成siRNA进行实验。体外转录就是一种廉价的方法。

二.体外转录
   针对siRNA的序列合成对应的DNA链,再利用RNA聚合酶进行体外转录,转录产物即可导入细胞。Ambion的SilencerTM siRNA Construction Kit就是采用此类方法的试剂盒。
该方法的优点是价格便宜,试剂盒使用方便,但缺点是需要进行其他实验,且siRNA的合成量受到限制。

三.“鸡尾酒”法(RNaseIII酶切dsRNA)
   从一些siRNA序列中筛选出效率最高的1个siRNA分子是RNAi研究的一大瓶颈,针对这种情况,研究人员提出了一种称为“鸡尾酒”的siRNA制备方法。该方法是模仿了siRNA在体内的工作原理,其过程如下:首先针对靶基因的mRNA在体外转录合成长dsRNA;再用RNaseIII或Dicer对长dsRNA进行酶解,形式一组siRNAs的混合物;最后将该混合物导入细胞内。Ambion的SilencerTM siRNA Cocktail Kit就是采用此类方法的试剂盒。
该方法的优点是可以避开烦琐的siRNA设计与筛选工作,缺点是有可能产生非特异性基因的抑制,而且在有效地抑制基因表达后并不知道真正起作用的siRNA。

四.siRNA表达载体
   上面3种方法都是在体外得到siRNA后再导入细胞内,但是这种方法有两方面无法克服的缺点:siRNA进入细胞后容易被降解;进入细胞siRNA的数量不受控制。针对这种情况,出现了质粒、病毒类载体介导的siRNA体内表达。该方法的基本思路是:将siRNA对应的DNA双链序列克隆入载体内,位于RNA聚合酶III的启动子后,这样就能在体内表达所需的siRNA分子。
该方法的优点是使siRNA直接在体内得到表达,是用于RNAi长期研究的唯一方法。在载体上的抗性标记能帮助快速筛选出阳性克隆,目前包括Ambion在内的一些公司已开发出病毒类的载体(如腺病毒载体),这样就可使siRNA进入更多种类的细胞内进行研究。由于此方法涉及构建克隆,所以需要进行大量的实验,如构建克隆、序列测定等。现在Ambion公司能够提供10种质粒载体,其中带有不同的启动子与抗性标记,如小鼠的U6启动子、人的U6启动子、人的H1启动子,抗性标记有嘌呤霉素、新霉素、潮霉素。

五.siRNA表达框
siRNA表达框的本质是一段含有能表达siRNA分子的PCR产物,无需克隆入载体即可导入细胞抑制特定基因的表达。在表达框的上游含有RNA聚合酶III的启动子,在下游含有RNA聚合酶III的终止序列。siRNA表达框介导的siRNA表达也属于体内表达的方法,与siRNA表达载体相比其优点是无需克隆可直接导入细胞,但在表达框的两端加上酶切接头后也可克隆入载体,方便客户使用。Ambion公司的SilencerTM siRNA Expression Cassette Kit就是采用该方法的试剂盒。


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