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  • JACS:“量子点”助力RNA干扰技术

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2020-03-08
    作者:任肖鹏资料来源:科学网发布时间:2008年

    JACS:“量子点”辅助核糖核酸干涉技术

    照片说明:由相同物质制成的不同大小的量子点会发出不同颜色的光。

    (图片来源:华盛顿大学高晓虎)

    十五年前,科学家发现了一种阻断基因表达途径的方法核糖核酸干扰(RNAi)。这一获得2006年诺贝尔奖的发现承载着医学的迫切希望。它可以通过沉默基因来阻止特定蛋白质的产生,从而达到治疗疾病的效果。然而,到目前为止,核糖核酸干扰技术很难应用于活细胞。

    华盛顿大学和埃默里大学科学家的一项新研究首次使用“量子点”技术成功解决了这个问题。研究证实,通过新技术将小干扰核糖核酸(siRNA)引入细胞的效率是现有方法的10至20倍。相关论文在线发表于《美国化学会志》 (JACS)。

    肖虎高,华盛顿大学的助理教授,该论文的作者之一,说,“我们相信这将对siRNA交通产生重要影响。”另一位作者兼佐治亚理工学院和埃默里大学教授聂淑明也认为,“这项新工作将有助于克服siRNA领域的一个长期障碍如何有效沉默低毒性基因。”

    量子点,即半导体荧光纳米球,具有特殊的光学性质。它们可以根据大小发出不同颜色的光,因此它们被用于电池成像、太阳能电池和发光二极管。在最新的研究中,科学家将直径为6纳米的量子点与siRNA复合物结合,每个量子点周围都有带正电荷的“质子海绵”。新方法的关键是研究人员可以调整量子点表面质子海绵的化学组成,精确控制量子点与siRNA之间的结合紧密度。

    研究表明,不带负电荷的siRNA不能进入没有量子点的细胞。利用量子点,弱电siRNA复合物可以穿透细胞膜,消除强化(包裹在细胞物质中的脂肪泡),从而在细胞液中积累,实现阻断蛋白质生产的工作。

    研究人员发现,当siRNA在实验中通过量子点时,细胞中蛋白质的产量可能会降低到正常水平的2%。相比之下,当siRNA由三种商业试剂或其他促进反应的物质运输时,蛋白质的产量是正常水平的13%至51%。

    图片描述:引入量子点-siRNA复合物后15分钟1小时的细胞图像。可以看出,前者主要集中在细胞中,而后者分散在整个细胞液中。(照片来源:华盛顿大学)

    除了实现更有效的基因沉默之外,新技术的另一个重要方面是荧光量子点允许科学家观察siRNA在细胞中的运动。以前,示踪剂的发光时间不到一分钟,而用于细胞成像的量子点每次发光时间为一小时。在最近的实验中,研究人员能够观察和跟踪siRNA路径长达数小时。

    此外,新方法对细胞的毒性比现有化学品弱10倍。然而,量子点比现有技术更有效的原因仍然是个谜。高晓虎说,“我们认为这种改善是由于逃离密集的量子点和量子点从siRNA分离的能力造成的。”

    由于美国食品和药物管理局(FDA)尚未批准人类使用量子点,研究人员正试图将这项新技术“移植”到氧化铁粒子上。聂淑明说,“展望未来,这项工作对活siRNA疗法意义重大活siRNA疗法需要无毒的氧化铁和可生物降解的聚合物载体,而不是量子点。”(科学网任肖鹏/编者)

    (《美国化学会志》 (JACS),10.1021/jau,马克西姆诉叶哲列夫,李风启,露丝莫瑞根,舒明涅和高晓虎)

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