RNAiとは何ですか？必要な情報

RNA干渉(Rna interference, RNAi)は、転写後遺伝子サイレンシング(PTGS)とも呼ばれ、RNA分子が二本鎖RNAに反応して遺伝子を沈黙させる過程である。この記事では、RNAi、様々なタイプのRNAi、その作用メカニズムおよびRNAi治療について説明します。

RNA干渉(Rna interference, RNAi)は、転写後遺伝子サイレンシング(PTGS)とも呼ばれ、RNA分子が二本鎖RNAに反応して遺伝子を沈黙させる過程である。この記事では、RNAi、様々なタイプのRNAi、その作用メカニズムおよびRNAi治療について説明します

RNA干渉とは何ですか？

遺伝子の消音は、DNAメチル化、ヒストン修飾、RNAiを含む様々なメカニズムによって達成できます。 RNAiはRNA分子が遺伝子を沈黙させたり分解したりする生物学的過程である。 mRNAの破壊、タンパク質合成の防止、クロマチン構造の変化など多様な方法で遺伝子発現調節に使用することができます。それは遺伝子発現を阻害するプロセスであり、典型的には転写または翻訳のレベルである。

RNA（リボ核酸）構造

RNAiは、1998年に植物で初めて観察された転写後の遺伝子消音のメカニズムです。その後、植物と動物の両方で広範囲な生物学的過程で役割を果たすことが明らかになり、RNAiは遺伝子機能と疾病発病機序を研究する研究者にとって強力な道具として浮上しました。

RNAiの基礎は、標的mRNAの相補配列に結合し、遺伝子発現を沈黙させる二重鎖RNA分子である小干渉RNA(siRNA)の生成である。 siRNAは自然にまたは合成オリゴヌクレオチドを使用して生成することができる。

RNA干渉は遺伝子機能と疾患の病原性を研究するための強力なツールです。 mRNAの破壊、タンパク質合成の防止、クロマチン構造の変化など多様な方法で遺伝子を沈黙させるのに使用することができます。 RNAiはまた、広範囲の疾患に対する潜在的な治療戦略として研究されています。

RNAiの形態

miRNA （Micro RNAS）、piRNA（Piwi相互作用RNA）、shRNA（Sh-Hairpin RNA）およびsmRNA（Small Modulative RNA）は、すべての形態のRNAであり、最も自然な発生型である

miRNA - miRNAは、真核生物で発現する単座非コーディングRNAである。細胞質内では、mRNAはメッセンジャーRNA（mRNA）と結合する際に遺伝子発現を制御する。
piRNA - piRNAはRNAの消音過程でRNA誘導消音複合体（RISC）を形成する。その後、彼らはピウィタンパク質と呼ばれるアルゴノートファミリーのタンパク質と相互作用します。ピウィ·プロティエンスは、転写後のレベルでmRNAを調節するためにpiRNAを使用します。
shRNA - shRNAは、RNAiを介して標的遺伝子の発現を沈黙させるために使用することができるRNAの人工形態である。このタイプのRNAは細胞内で処理され、最も一般的な形態のRNAi-siRNAを形成することができます。

siRNA VS miRNA

siRNAとmiRNAはどちらも遺伝子の消音に関与する小さなRNA分子である。しかし、両者にはいくつかの重要な違いがあります。

SiRNAは特定の遺伝子を沈黙させるように設計された合成オリゴヌクレオチドであり、miRNAは遺伝子をより一般的に沈黙させる自然発生RNA分子である。
SiRNAは二本鎖RNA分子であり、miRNAは一本鎖RNA分子である。
SiRNA は mRNA にバインドして変換を防止し、mRNA にバインドして劣化させます。
SiRNAはmiRNAよりも特異的であり、標的外の影響は少ないです。

RNAiのメカニズム

RNA干渉のメカニズムは複雑であり、完全には理解されていません。しかし、RNAiを媒介するのに小さなRNAが核心的な役割を果たすと知られています。小さなRNAは標的mRNAの相補配列に結合し、mRNAの分解や翻訳を阻害すると考えられています。

RNA干渉経路は、小さな干渉RNA（siRNA）の生成によって開始されます。これらのsiRNAは、RNA誘導消音複合体（RISC）にロードされ、相補的なmRNAを切断する。これはmRNAの破壊やタンパク質合成の防止につながります。

RNA干渉機構の概略図

RNAiメカニズムの種類

RNAiのメカニズムには主に3つのタイプがあります:転写、転写後、エピジェネティック

Transcriptional RNA interference (TRI): これは小さなRNAが標的遺伝子のプロモーター領域に結合し、転写を防止するところである。 TRIは、病気の病原性に関与する遺伝子を沈黙させたり、病気の進行に関与する遺伝子の発現を防ぐために使用できます。

Post-transcriptional RNA interference (PTR): これは小さなRNAがmRNAに結合し、翻訳を阻害する場所です。 PTRは、病気の病原性に関与する遺伝子を沈黙させたり、病気の進行に関与する遺伝子の発現を防ぐために使用できます。

Epigenetic RNA interference (ERI): 小さなRNAがクロマチンに結合し、DNAの構造を変化させ、遺伝子発現を予防するところである。 ERIは、疾患の発病に関与する遺伝子を沈黙させたり、疾患の進行に関与する遺伝子の発現を防ぐのに使用できます。

RNAi VS CRISPR

RNAi そして CRISPR どちらも遺伝子の消音に効果的なツールです。しかし、両者にはいくつかの重要な違いがあります。

RNAiはすべての細胞に発生する自然な過程であり、CRISPRは人工的な技術である。
RNAiは可逆性であり、CRISPRは不可。
RNAiは一度に複数の遺伝子を沈黙させるのに使用でき、CRISPRは一度に1つの遺伝子だけを標的にすることができます。
RNAiはCRISPRよりも特異的であり、標的外効果が少ないです。

疾患におけるRNAiの役割

RNAiは遺伝子機能を研究する強力なツールである反面、広範囲な疾患の治療戦略として活用される可能性もある。 RNAiは、以下を含む幅広い疾患に対する有望な治療戦略ですアルツハイマー病, ハンチントンの病気と癌。

RNAi can be used to boost the expression of protective genes. For example, siRNAs that target the Huntington gene have been shown to increase levels of brain-derived neurotrophic factor (BDNF), a protein that protects neurons from death. In cancer, RNAi may be used to silence genes that promote tumor growth. For example, siRNAs that target the oncogene Bcl-2 have been shown to induce apoptosis in cancer cells. RNAi is also being explored as a treatment for viral infections. siRNAs that target viral mRNA can prevent the synthesis of new viruses and help the body clear existing infections.

RNAi療法

遺伝子が細胞内で自然に調節される方法をRNAi治療法といいます。 RNAi治療法は、あらゆる分子クラスから疾患ターゲットの強力な阻害剤と特異的阻害剤の両方を同定する強力な方法を提供しています。

RNAi治療には多くの利点があります。興味のある遺伝子を容易に標的にする能力が含まれています。もう一つの利点は、遺伝子ノックダウンの高効率を含む安定した遺伝子消音方法である。

RNAiは癌治療にも非常に有益であると考えられています。それらは非常に特異的で、進行期の腫瘍の成長さえ抑制するのに効果的です。また、比較的低コストのがん治療でもあります。

製品名	感度	範囲
Human RNASE3/ECP (Ribonuclease A3/ Eosinophil Cationic Protein) ELISA Kit	23.44pg/ml	39.06-2500pg/mL
Human WEGF ELISA Kit	18.75pg/ml	31.25-2000pg/mL
Human GAPDH ELISA Kit	0.094ng/ml	0.156-10ng/mL

RNAiの未来

現在、ほとんどの研究は遺伝子機能を同定するためのツールとしてRNAiを使用しています。 RNAiを使用できるアプリケーションはこれだけではありません。疾病管理（ウイルス;細菌性疾患;寄生虫;遺伝子腫瘍）、商業的に興味のある動物の生産、研究用動物モデルの生産はRNAiが使用される他の分野のほんの一部です。その他の将来的な応用としては、薬物消費の制御、痛みの軽減、睡眠の調節などが考えられる。

2014年から2019年の間に、世界のRNAi薬物送達市場は7%増加し、今後5~10年間も成長が続くと予想されています。新型コロナウイルス感染症の拡散以後、RNAi薬物伝達技術に対する需要も増加したことがある。

Written by Sean Mac Fhearraigh

Seán Mac Fhearraigh PhD is a co-founder of Assay Genie. Seán carried out his undergraduate degree in Genetics at Trinity College Dublin, followed by a PhD at University College Dublin. He carried out a post-doc at the Department of Genetics, University of Cambridge. Seán is now Chief Technical Officer at Assay Genie.