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核酸类药物


生物药物分离技术
第二组
2012年10月11日

目录
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概 述

核酸类药物分离 主要品种的分离纯化工艺简介 核酸类药物的纯化技术的进展

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概述

反义核酸:是指能与特定mRNA精确互补、特异阻断其翻译的 RNA或

DNA分子。 反义核酸技术:利用核酸特异地封闭某些基因表达,使之低表达 或不表达的技术它包括反义RNA技术、反义DNA技术和核酶 (ribozymes)技术三大技术。

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概述

反义核酸来源:一是利用固相亚磷酰胺法人工合成的短小 反义寡聚核苷酸(AON). 二是更具实用用价值的人工表达载体。 包 括单个 基 因和多个基因的联合反义表达载体。 三是天然存在的反义核酸分子。

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概述

1 什么是反义RNA ?

2 什么是反义DNA?

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概述

反义核酸的作用机制:反义核酸作用原理基于碱基配对 规则,可通过与靶RNA进行碱基配对结合的方式参与对 相关基因表达的调控。其作用方式可能有:
①反义RNA与mRNA结合形成互补双链阻断核糖核蛋白体同mRNA 的结合,从而抑制了mRNA翻译成蛋白质的过程。 ②反义DNA能与靶细胞形成一种三链核酸(triple helix nucleic acid), 它通过作用于控制基因转录的转录子、增强子和启动子区,对基因 的转录进行调控。 ③反义核酸与mRNA的结合可阻挡mRNA向细胞质的运输。 ④反义核酸与mRNA结合后使得mRNA更加易被核酸酶识别而降解, 从而大大缩短mRNA的半衰期。 5 抑制转录后mRNA的加工修饰上述四种作用途径都可表现为对基 因表达的抑制或调节,且这种调节是非常特异性的

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概述

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概述

反义RNA的作用机制 Ⅰ类:这类反义RNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和 或编码区,引起翻译的直接抑制(ⅠA类)或与靶mRNA结 合后引起该双链RNA分子对RNA酶Ⅲ的敏感性增加,使其 降解(ⅠB类)。 Ⅱ类:这类反义RNA与mRNA的SD序列的上游非编码 区结合,从而抑制靶mRNA的翻译功能。其作用机制尚不 完全清楚,可能是反义RNA与靶mRNA的上游序列结合后 会引起核糖体结合位点区域的二级结构发生改变,因而阻 止了核糖体的结合。 Ⅲ类:这类反义RNA可直接抑制靶mRNA的转录

概述

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概述

核酶:是具有催化功能的RNA分子,是生物催化剂,可
降解特异的mRNA序列。核酶又称核酸类酶、酶RNA

核酶

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剪切型核酸:

概述

锤头核酶 发夹核酶

HDV核酶 RNaseP

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概述

反义核酸的作用特点:
反义核酸作为基因治疗药物之一,与传统药物相比具有诸多优点。
1)高度特异性:反义核酸药物通过特异的碱基互补配对作用于靶RNA或DNA, 犹如“生物导弹”。 2)高生物活性、丰富的信息量;反义核酸是一种携带特定遗传信息的信息体, 碱基排列顺序可千变万化,不可穷尽。 3)高效性:直接阻止疾病基因的转录和翻译。 4)最优化的药物设计:反义核酸技术从本质上是应用基因的天然顺序信息,实 际上是最合理的药物设计。 5)低毒、安全:反义核酸尚未发现其有显著毒性,尽管其在生物体内的存留时 间有长有短,但最终都将被降解消除,这避免了如转基因疗法中外源基因整合 到宿主染色体上的危险性。 6)免疫原性低,很少引起免疫反应

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1:空间结构

概述

2:尽量不与人基因组不同源 3:稳定性

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概述

反义药物的特点:
靶基因mRNA序列已知 反义寡核苷酸与靶基因特异性结合而调节基因表达 天然的寡核苷酸难以进入细胞,难直接用于治疗。 核酸疫苗 是将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或 RNA)直接导入动物细胞内,并通过宿主细胞的转录 系统合成抗原蛋白质,诱导宿主产生对该抗原蛋白 质的免疫应答以达到防病治病的目的。

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概述

RNA干涉技术(RNAi) 定义: RNA干扰(RNA interference, RNAi)是指在 进化过程中高度保守的、由双链RNA(doublestranded RNA,dsRNA)诱发的、同源mRNA高 效特异性降解的现象。由于使用RNAi技术可以特异 性剔除或关闭特定基因的表达,所以该技术已被广 泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基 因治疗领域。

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作用机制

概述

概述
? 起始阶段:dsRNA进入细胞的方式可以是外源导入或者转基因、 病毒感染等。引入的dsRNA被核酸酶RNaseⅢ家族中特异识别 dsRNA的Dicer酶,以一种ATP依赖的方式逐步切割成长约21-23nt的由 正反义链组成的双链小分子干扰RNA(siRNA),且每条单链的3’端都 带有2个突出的非配对碱基(多数是UU)。siRNA又被称为引导RNA (guide RNA),是识别靶RNA的标志。siRNA的生成启动了RNAi反 应。 ? 2)效应阶段:siRNA结合一个核酶复合物,形成所谓的RNA诱导 的沉默复合物(RNA-induce silencing complex,RISC)。这个核酶复 合物由内切核酸酶、外切核酸酶、解旋酶和同源RNA搜索活性蛋白四 种成分组成。激活该复合物需要一个ATP依赖的将siRNA解双链的过 程,活化以后的RISC定位到与siRNA中的反义链互补的靶mRNA转录 本上,并在距离siRNA3 ’端12个碱基的位置切割mRNA。另外, 通过遗传分析方法发现,线虫中的RDE-1、MUT-7和DNA/RNA解旋 酶及其他PAZ/Piwi蛋白也参与到该阶段的反

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概述

siRNA的设计:最有效的siRNAs是时1个碱

基大小3‘端由两个碱基突出的双链RNA. 平行试验来确定最有效的一个。

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概述

双链RNA可先在体外构建好,然后转染细胞。 在体外构建双链RNA时,分别在体外转录出正义 和反义RNA,再将两者退火,形成双链RNA。体 外合成的双链RNA可以用脂质体转入细胞中。但 有些细胞脂质体转移效果差,转移到细胞内的双 链RNA半衰期短。而先在体外构建能表达双链 RNA的载体,再将载体转移到细胞内在细胞内合 成出双链RNA,不但能增加有效转染细胞的种类, 而且在长期稳定表达载体的细胞株中,双链RNA 能够长期发挥阻断基因的作用。

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应用:

概述

注射和转染dsRNA到细胞或生物体是运 送的siRNAs主要方式

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概述

1 高通量的研究基因功能
2 基因敲除 3 基因治疗 4 基因表达调控

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基因治疗

概述

作为基因治疗的工具,RNAi既高效特异,又简便易行。 RNAi在某个基因表达异常增高引起的疾病中会非常有用, 如病毒感染,肿瘤等。CDK-2是调控细胞周期的一个关键 基因,用以CDK-2位靶目标的dsRNA能阻断99.7%的细胞 中CDK-2的表达,而在对照中只有0.2%的细胞中CDK-2 基因的表达降低[10]。因而,以CDK-2位靶目标的dsRNA 能治疗细胞异常增殖相关的疾病,如肿瘤等


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