圖片說明：由不同尺寸的相同物質(zhì)構(gòu)成的量子點(diǎn)，會發(fā)出不同顏色的光。 （圖片來源：Xiaohu Gao, University of Washington） 15年前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種阻礙基因表達(dá)路徑的方法——RNA干擾（簡稱RNAi）。這項榮膺2006年諾貝爾獎的發(fā)現(xiàn)承載著醫(yī)學(xué)科學(xué)的迫切希望，它可以通過沉默基因來阻礙特定蛋白制造，從而達(dá)到疾病治療的效果。不過到目前為止，RNA干擾技術(shù)很難在活體細(xì)胞中取得應(yīng)用。
美國華盛頓大學(xué)和埃默里大學(xué)科學(xué)家的一項最新研究，首次成功利用“量子點(diǎn)”（quantum dots）技術(shù)解決了這一問題。研究證實，新技術(shù)向細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)入小分子干擾RNA（siRNA）的效率是現(xiàn)有方法的10至20倍。相關(guān)論文在線發(fā)表于《美國化學(xué)會志》（JACS）。
論文作者之一、華盛頓大學(xué)助理教授Xiaohu Gao說，“我們相信這會對siRNA輸運(yùn)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響?！绷硪晃蛔髡?、佐治亞理工和埃默里大學(xué)教授聶書明也認(rèn)為，“新的工作有助于攻克siRNA領(lǐng)域長期以來的一大障礙——如何在低毒性下高效地沉默基因?！?/div>
量子點(diǎn)即半導(dǎo)體熒光納米球，具有特殊光學(xué)性質(zhì)，它們能夠按照尺寸發(fā)出不同顏色的光，因此被用于細(xì)胞成像、太陽能電池和發(fā)光二極管中。在最新研究中，科學(xué)家讓直徑6納米的量子點(diǎn)與siRNA復(fù)合體結(jié)合，帶正電荷的“質(zhì)子海綿”（proton sponges）圍繞在每個量子點(diǎn)的周圍。而新方法的關(guān)鍵就是，研究人員可以調(diào)整量子點(diǎn)表層質(zhì)子海綿的化學(xué)組成，從而精確控制量子點(diǎn)與siRNA的結(jié)合緊密度。
研究表明，在沒有量子點(diǎn)的情況下，攜帶負(fù)電荷的siRNA無法進(jìn)入細(xì)胞；而有量子點(diǎn)陪同時，帶弱電的siRNA復(fù)合體能夠穿過細(xì)胞膜，并且擺脫內(nèi)涵體（包裹進(jìn)入細(xì)胞物質(zhì)的脂肪泡），從而在細(xì)胞液中積累，實現(xiàn)阻斷蛋白制造的工作。
研究人員發(fā)現(xiàn)，實驗中當(dāng)通過量子點(diǎn)輸運(yùn)siRNA時，細(xì)胞內(nèi)一種蛋白的生產(chǎn)可以降低到正常水平的2%。相比之下，用三種商業(yè)試劑或其他促反應(yīng)物質(zhì)來輸運(yùn)siRNA時，該蛋白的生產(chǎn)為正常水平的13%至51%。
  圖片說明：導(dǎo)入量子點(diǎn)-siRNA復(fù)合體15分鐘和1小時的細(xì)胞圖像?？梢钥吹?，前者主要集中在細(xì)胞中，后者已經(jīng)分散到整個細(xì)胞液中。（圖片來源：University of Washington）
除了更高效地實現(xiàn)基因沉默，新技術(shù)的另一個重要方面就是熒光量子點(diǎn)可以讓科學(xué)家觀測siRNA在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)動。此前的示蹤劑發(fā)光時間不超過一分鐘，而用于細(xì)胞成像的量子點(diǎn)每次發(fā)光時間可達(dá)到一小時。在最新實驗中，研究人員能夠?qū)iRNA路徑進(jìn)行多個小時的觀測追蹤。
此外，新方法對細(xì)胞的毒性也比現(xiàn)有化學(xué)物質(zhì)弱10倍。不過，量子點(diǎn)為何比現(xiàn)有技術(shù)更加有效，其原因還是個謎。Xiaohu Gao表示，“我們認(rèn)為這種改進(jìn)是由逃脫內(nèi)涵體以及量子點(diǎn)與siRNA分離的能力引起的。”
由于美國食品與藥物管理局（FDA）沒有批準(zhǔn)量子點(diǎn)可以用于人體，研究人員正在試圖將新技術(shù)“移植”到鐵氧化物粒子上來。聶書明表示，“展望未來，這項工作對活體siRNA療法具有重要意義——活體siRNA療法將需要無毒的鐵氧化物和生物降解聚合物運(yùn)載體，而非量子點(diǎn)。”（科學(xué)網(wǎng) 任霄鵬/編譯）
（《美國化學(xué)會志》（JACS），10.1021/ja800086u，Maksym V. Yezhelyev, Lifeng Qi, Ruth M. O’Regan, Shuming Nie, and Xiaohu Gao）
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