反义核酸技术及其在寄生虫学中的应用进展(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-13
性干扰裂殖子与细胞上受体结合,多聚阴离子可能对疟疾病治疗有帮助。

  3.1.2 AON不同修饰物对抗疟作用影响

  最近,Barker等以DHFR-TS基因为靶,比较了硫代磷酸酯化(PS)、磷酸二酯化(PO)和甲基化修饰AON,以及不同空间结构AON对体外培养虫体生长抑制作用[22]。结果显示,5'和3'端至少含有3个PS基因的PO-PS杂合体AON、全部为PS修饰的AON,与部分PS修饰的AON抑制作用相同。在低浓度下(1μmol/L),PO-PS aON和PS AON比PS-甲基化AON抑制率高25%。此外,通过延长AON序列增加干-环结构形成,提高AON的自我稳定性,结果获得2个有干-环结构的AON(RB39、RB41),其抑虫生长率比序列未延长的AON约要高20%。

  3.1.3 AON不同靶基因对抗疟作用影响

  AON对不同基因的抑制作用不一致,这和该基因在虫体代谢过程中是否起举足轻重作用密切相关[14]。AON的抗疟研究主要集中在DHFR-TS基因,这固然与其在疟原虫核苷酸代谢中的特殊地位有关(见前述)。Barker等(1996)对恶性疟原虫耐药株多个靶基因的AON作用进行了比较研究[23],方法是将PS aON加入到疟原虫体外培养液中,培养48小时后,通过镜检和3氚-次黄嘌呤掺入试验观察AON对虫体的生长抑制作用。结果表明,抑制作用与AON浓度密切相关。当AON浓度为1μmol/L时,AON呈非特异性抑制;当浓度在0.5-0.005μmol/L范围时,以DHFR-TS、二氢喋呤合成酶、核苷酸还原酶、裂殖体多基因家族和红细胞结合抗原-175为靶的PS aON与对照组相比,均能特异地显著抑制虫体生长(P<0.0001),而DNA聚合酶α的PS aON抑制作用更弱,磷酸丙糖异构酶的PS AON抑制作用则与对照组相同。

  疟原虫感染红细胞中,近75%血红蛋白被滋养体降解而形成大量对虫体有害的血红素,必须在消化泡中聚集成对虫体无毒的疟色素[24,25]。研究表明,恶性疟原虫组氨酸富集蛋白(HRP)家族中,HRPⅡ和HRPⅢ有明显的促进疟色素形成功能[26]。因此,如能特异阻断这些基因表达,抑制疟色素的形成,有可能使之成为一种抗疟新途径。HRPⅡ与HRPⅢ从同一祖先基因分化而来,二者高度同源,翻译起始位点附核苷酸序列则完全相同[27,28]。

  3.2 锥虫

  属于动基体目的布氏锥虫(Trypanosoma burcei)通过抗原不断变异逃避宿主的免疫力,抗原变异是由于不同的变异体专一表面糖蛋白(variant-specific surface glycoprotein,VSG)基因呈间断表达所致,VSG基因表达产物在锥虫表面形成外膜,覆盖虫体[29,30]。研究表明,VSG mRNA可分为二部分[31,32]:一部分是各种变异体特有的主外显子序列,占主要部分;另一部分是共同的5'端小外显子序列,通常为35个核苷酸长,几乎所有的VSG mRNA均含有此序列。实际上,除VSG外,锥虫的钙调蛋白、微管蛋白和磷酸丙糖异构酶mRNA中也存在共同的5'端小外显子序列,这似乎是动基体目寄生原虫编码基因的共同结构特征[32]。由于宿主mRNA无这种小外显子序列,以小外显子序列为靶的AON就很容易实现抑制众多基因表达的效果,使反义核酸抗锥虫感染成为可能。

  Cornelissen等应用麦胚提取物转译系统、35S-甲硫氨酸掺入试验和蛋白质SDS-PAGE方法[33],对与锥虫小外显子序列不同位点互补和不同长度的AON体外转译抑制作用进行了比较分析。结果所有AON均能抑制转录,且抑制程度与AON长度和浓度有关,AON越长,浓度越高则抑制作用越强。如3个12nt和AON抑制率达35%-60%,而22nt和34nt aON在浓度为15-30μmol/L时对锥虫总RNA转录抑制率高达95%-100%。在同一转译系统中,BMV病毒(Brome mosaic Virus)和无小外显子序列的锥虫磷酸甘油酸激酶mRNA却完全不受34 nt AON的抑制,与锥虫小外显子序列不互补的18 nt AON对锥虫转译则无任何影响。上述发现充分证明,以锥虫5'端小外显子mRNA序列为靶的AON对转译具有特异抑制作用。

  Walder等用兔网织红细胞转译系统,也获得上述相类似的结果[31]。Verspieren等研究表明[34],小外显子AON的二级结构和碱基的修饰会直接影响其与靶mRNA的亲和性,从而间接影响AON的转译抑制效果。如上述与小外显子第2位至第13位碱基互补的12nt aON,虽然抑制布氏锥虫转译,但不能抑制活动锥虫(Trypanosoma vivax)mRNA转译,这显然与二种虫体的小外显子第3位和第7位碱基不同有关。

  Verspieren等首次尝试用吖啶衍生物(acridine derivative)修饰布氏锥虫5'端小外显子序列的AON,观察其对培养虫体的杀伤作用[35]。结果表明,连接有吖啶分子的9nt aON与相同长度但未连接吖啶分子的AON相比,能更为有效地抑制锥虫蛋白质的体外合成,且能有效地杀死体外培养虫体。无论如何,未连接吖啶的9nt aON和虽连接吖啶但不与锥虫5'端小外显子序列互补的9nt AON,均不能杀死培养虫体。AON经吖啶修饰后能提高其杀锥虫作用,推测可能与下述因素有关:一是通过吖啶修饰增加AON与靶mRNA间的亲和力,二是提高对3'端核酸外切酶的抗性,延长其作用半衰期,三是促进AON对活细胞膜的穿透。因此,对AON进行吖啶修饰提高其作用效率值得研究借鉴。



  3.3 利什曼原虫

  利什曼原虫(Leishmania)属动基体目寄生原虫,其所有mRNA的5´端也均含有一共同的由35个核苷酸组成的小外显子(5'-AC-CGCUAUAUAAGUAUCAGUUUCUGUACUUUAUUG-3'),这为AON提供了极好的作用靶位[37]。Ramazeilles等研究表明[38],以小外显子为靶的16 nt PS AON(5'-CTGAT-GCTTATATAGC-3')能选择性地杀死培养鼠巨噬细胞中无鞭毛体,而对宿主巨噬细胞无损害。当16nt pS AON浓度为10μmol/L时,约30%感染巨噬细胞在培养后24小时好转。为进一步提高细胞对AON的摄入,将16nt pS AON与软脂酸连接,并与人的低密度脂蛋白(LDL)混合,用于体外感染巨噬细胞测试。结果表明,当浓度约为10μmol/L时,与LDL结合的16nt pS AON使41%±5%细胞治愈,而未结合LDL的16 nt PS AON只有25%±4%细胞治愈,推测LDL可能有利于细胞对AON的内吞作用。

  与上述结果相似,Chaudhuri等报道以5'端小外显子序列为靶的17nt pS AON(5'-CTGATACTTATATAGCG-3')同样能选择性地高效杀死培养鼠感染巨噬细胞中的无鞭毛体,须对巨噬细胞无任何损伤[38]。为促进宿主细胞对17nt pS AON的摄取,Chaudhuri很巧妙地利用受体介导技术将AON特异呈递到靶作用位点。由于哺乳动物巨噬细胞丰富的净化受体(scavenger receptor)[39,40],这些受体能特异结合并降解经修饰的LDL,且与牛血清白蛋白(MBSA)人工配体有很高的亲和力,灾样为AON特异作用于巨噬细胞创造了条件[41]。首先是用MBSA覆盖已包裹17nt pS AON的脂质体,后者通过MBSA配体与巨噬细胞上净化受体特异结合,摄入巨噬细胞内后,随着脂质体的降解,AON即被释放出来。利用这种受体介导呈递技术,大大提高了AON作用效果。在17nt pS AON浓度为10μmol/L时,有MBSA和脂体包裹的AON能在5小时内杀死90%以上培养巨噬细胞的虫体,而未进行上述包裹的AON杀虫率只有20%。不难看出,这种由受体介导的内吞作用为反义RNA定向转运提供了可靠运载工具,它可将反义RNA定向、高效、低毒和安全地运送到靶细胞中充分发挥作用,避免了细胞外降解、非特异性摄入和安全性等问题,无疑是非常有前景的发展方向[41,42]。

  Hoerauf等成功地应用反义核酸技术分析环孢多肽A(cyclosporin a,CsA)与环孢多肽A结合蛋白(cyclophilin)二者在利什曼原虫感染中相互作用机制[43]。在此之前,CsA对利什曼原虫的作用是通过宿主细胞中cyclophilin还是虫体是的cyclophilin介导,始终未能明了。为此,Hoerauf首先从利什曼原虫分离纯化了2个分子量分另为20kDa和22kDa的cycolphilin,并进行了N'端测

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