CN106032532A - 一种小激活rna及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种小激活RNA,所述小激活RNA由包含25~30个核苷酸的正义序列和包含25~30个核苷酸的反义序列组成,所述反义序列中至少有80%的序列与所述正义序列形成互补;所述正义序列或反义序列中包含具有19~25个核苷酸的匹配片段,所述匹配片段至少有80%的序列与靶基因调控序列的片段互补。本发明的作为Dicer底物的小激活RNA能在转录和表观遗传水平激活基因表达,有效地模仿内源性双链小RNA的自然成熟过程,并有效提高RNA激活的效率。
Description
技术领域
本发明涉及分子生物学领域,具体涉及双链小RNA在RNA激活技术领域的应用。
背景技术
1998年Fire和Mello在线虫中发现了双链小RNA分子(dsRNA)能触发一种进化保守的基因表达沉默机制,该机制被称为RNA干扰(RNAi),这种小RNA分子被称为小干扰RNA(siRNA)。由于siRNA能够特异性地沉默靶基因的表达,因而被认为非常有希望开发成新的治疗疾病的基因靶向药物。RNA干扰是通过内源性dsRNA分子或者是外源性导入siRNA而触发的。内源性的dsRNA是由更长的单链RNA在形成发卡型结构后被细胞内的一种称为Dicer的蛋白处理而成的。由细胞外将成熟的siRNA引入细胞也可以触发RNA干扰。这些成熟的dsRNA在细胞内被一种称为Argonaute(AGO)的蛋白装载,然后dsRNA引导AGO与细胞浆内序列互补的mRNA序列结合,AGO进而切割并降解mRNA,导致基因表达沉默。2006年Li等发现针对于基因调控序列如启动子的dsRNA能触发与RNA干扰完全相反的作用,即在基因转录及表观遗传水平增加基因表达,并命名该现象为RNA激活(RNAa),将这种针对基因启动子的小RNA称为小激活RNA(smallactivating RNA,saRNA)。saRNA为小的双链RNA,长度为21个核苷(nt),并在3’末端含有2个核苷酸的脱氧核糖核酸(DNA)突出。saRNA导入细胞后也需要AGO蛋白参与其作用,与AGO形成saRNA-AGO复合物,该复合物进入胞核后,结合到染色体上的靶位点,例如结合到基因的启动子区域,然后AGO蛋白募集其他蛋白如RNA聚合酶II,组蛋白修饰因子等形成RNA介导的转录激活复合物(RNA-induced transcriptional activation,RITA),最终触发基因转录增加和表观遗传的活化。除了从细胞外导入,saRNA也存在于细胞内。典型的例子是长度为20-26个核苷酸的微小RNA(miRNA)。miRNA由基因组转录生成长度为80多到几千个核苷酸的原miRNA(primarymiRNA)。在经过Drosha/DGCR8复合物处理后,原miRNA成为长度为80核苷酸左右的miRNA前体(precursor miRNA)。前体miRNA经过Exportin5转运到胞浆,经过一种被称为Dicer的酶处理,而生成成熟的miRNA。这些miRNA也可以通过RNA激活机制参与基因表达调控。由于RNA激活能够有目的地激活基因表达,因此RNA激活可以被用作一种分子工具来研究基因功能,治疗各种疾病如癌症,及对细胞进行重新编程。
在申请号为US 60/671,666、授权专利号为8,877,721的美国专利申请,以及申请号为PCT/US2006/013559的专利申请中公开了一种将至少一种saRNA分子导入细胞核内来激活目的基因表达的方法。该saRNA分子包含一条和基因的非编码区互补的核糖核苷酸分子。saRNA结合的区域被选择用来激活基因的表达。在核糖核苷酸的3’端通常有两个突出碱基,且不和目的基因的非编码区互补,比如两个脱氧核糖核苷酸dTdT。核苷酸分子的互补区域大于14个碱基,少于21个碱基。saRNA分子是一种双链分子,它的第二条链和第一条链互补形成双链,在两条链的3’端至少有2个突出碱基。saRNA分子也可以以单链分子的形式存在,这种单链分子可以形成双链结构。这种单链核酸分子的第一部分区域由核糖核苷酸组成,并和目的基因的非编码区互补结合,第二部分区域和第一部分区域互补,形成双链结构。在这种单链核酸分子的3’端至少有两个突出碱基。但是,根据上述专利申请设计的saRNA分子存在以下问题:1)设计效率不高,按照上述saRNA设计规则设计saRNA的成功率仅为10%~20%;2)按照上述saRNA设计规则设计的saRNA对靶基因激活效果低下。
尽管RNA激活具有巨大的潜在用途,但目前对于很多基因的RNA激活存在效率低下的问题。一方面可能是因为saRNA需要进入胞核发挥作用;另一方面,也可能是现有技术设计的saRNA与内源性自然发生的saRNA的序列组成、化学结构等方面仍然有较大差别。
发明内容
针对目前saRNA在设计和应用中存在的saRNA设计成功率低以及RNA激活效率低下的问题,本申请提供了一种dsaRNA的设计方法,以提高RNA激活的效率,扩展RNA激活的用途。根据本发明的saRNA实质上为作为Dicer底物的saRNA(dicer substrate saRNA,dsaRNA),为了与现有技术的saRNA相区分,本发明的发明人将其命名为Dicer底物saRNA,如无特别指明,在本发明中作为Dicer底物的saRNA以dsaRNA表示。
一种小激活RNA,其由包含25~30个核苷酸的正义序列和包含25~30个核苷酸的反义序列组成,所述反义序列中至少有80%的序列与所述正义序列互补;所述正义序列或反义序列包含具有19~25个核苷酸的匹配片段,所述匹配片段中至少有80%的序列与靶基因调控序列的靶位点匹配。应当理解,本发明所述的靶基因调控序列是指位于细胞核内的DNA上,对于基因转录启动或者延伸起增强作用,或者能通过表观遗传机制对基因转录起正性调控作用的DNA序列。
优选地,所述正义序列和/或反义序列还含有1-5个脱氧核糖核苷酸;优选地,所述正义序列和/或反义序列中位于3’末端的2个核苷酸为脱氧核糖核苷酸。发明人在研究中发现在正义序列和/或反义序列中加入脱氧核糖核苷酸可以增加dsaRNA对细胞内RNA酶降解的抵抗,增强其稳定性。
优选地,所述靶基因调控序列片段是靶基因启动子序列片段;优选地,所述靶基因启动子序列片段选自自靶基因转录起始点起上游前5000个碱基到自靶基因转录起始点起上游前一个碱基形成的启动子区域。申请人在研究中发现由于该区域含有基因转录所需的特定序列,包括RNA聚合酶或者转录因子结合位点,从而使针对该区域设计的dsaRNA具有更高的激活效率。
根据本发明的一个实施方案中,所述dsaRNA的靶基因为人基因p21;优选地,所述靶基因的靶位点序列选自SEQ ID NO:64、SEQ ID NO:65、SEQID NO:66、SEQ ID NO:67、SEQ ID NO:68或SEQ ID NO:69。
在根据本发明的一个实施方案中,所述dsaRNA的正义序列和反义序列选自以下组合之一:
正义序列为SEQ ID NO:2,反义序列为SEQ ID NO:3;
正义序列为SEQ ID NO:4,反义序列为SEQ ID NO:5;
正义序列为SEQ ID NO:6,反义序列为SEQ ID NO:7;
正义序列为SEQ ID NO:8,反义序列为SEQ ID NO:9;
正义序列为SEQ ID NO:10,反义序列为SEQ ID NO:11;
正义序列为SEQ ID NO:12,反义序列为SEQ ID NO:13。
在根据本发明的一个实施方案中,所述靶基因为人胰-十二指肠同源盒基因PDX1;优选地,针对所述人胰-十二指肠同源盒基因PDX1的dsaRNA的正义序列和反义序列选自以下组合之一:
正义序列为SEQ ID NO:54,反义序列为SEQ ID NO:55;
正义序列为SEQ ID NO:56,反义序列为SEQ ID NO:57;
正义序列为SEQ ID NO:58,反义序列为SEQ ID NO:59;
正义序列为SEQ ID NO:60,反义序列为SEQ ID NO:61;
正义序列为SEQ ID NO:62,反义序列为SEQ ID NO:63。
在根据本发明的一个实施方案中,所述靶基因为人的基因NKX3.1;优选地,针对所述基因NKX3.1的小激活RNA的正义序列和反义序列选自以下组合之一:
正义序列为SEQ ID NO:70,反义序列为SEQ ID NO:71;
正义序列为SEQ ID NO:72,反义序列为SEQ ID NO:73;
正义序列为SEQ ID NO:74,反义序列为SEQ ID NO:75;
正义序列为SEQ ID NO:76,反义序列为SEQ ID NO:77;
正义序列为SEQ ID NO:78,反义序列为SEQ ID NO:79。
本发明进一步提供了上述的小激活RNA的制备方法,所述方法包括以下步骤:
1)由靶基因的启动子序列片段选取长度为19~25nt的序列作为靶位点;
2)合成与步骤1)所述的靶位点对应的核苷酸序列作为基础序列,在所述基础序列的两侧添加核苷酸至长度为25~30nt,得到正义序列;
3)合成长度为25~30nt的反义序列,并使所述反义序列中至少有80%的序列与步骤2)得到的正义序列互补;
4)将步骤2)得到的正义序列与步骤3)得到的反义序列以相同的摩尔数在RNA退火缓冲液中混合,加热至97℃,然后自然冷却至室温,即得到双链的小激活RNA。
在根据本发明的一个实施方案中,在步骤2)中,合成所述正义序列和/或反义序列时加入1~5个脱氧核糖核苷酸;优选地,所述正义序列和/或反义序列中位于3’末端的2个核苷酸为脱氧核糖核苷酸。
另一方面,根据本发明的小激活RNA可应用于制备增加靶基因表达的药物,优选为应用于制备抗肿瘤药物。
再一方面,本发明还提供一种增加靶基因表达的方法,该方法包括将根据本发明的作为Dicer底物的小激活RNA引入受试者的细胞。
又一方面,本发明还提供一种预防和/或治疗肿瘤的方法,该方法包括将根据本发明的作为Dicer底物的小激活RNA引入具有患有肿瘤风险和/或患有肿瘤的受试者的细胞;优选地,所述肿瘤选自膀胱癌、前列腺癌及肝癌。
本发明的发明人在研究中发现,细胞内存在内源性的双链小RNA,它们是从更长的单链RNA经过多步处理而生成的。这些处理过程需要多个RNA酶的参与。最后一步处理是包含27-70个核苷酸左右的具有发卡结构的RNA被一种称为Dicer酶的蛋白处理生成成熟的、包含21~22个核苷酸的双链小RNA。因此,本发明人在研究中发现通过设计并合成比现有技术中的21个核苷酸的saRNA更长的dsaRNA,当dsaRNA导入细胞后,申请人发现它们会被Dicer酶处理,生成了更自然saRNA,因而可以更有效地模仿内源性双链小RNA的自然成熟过程,并有效地提高了RNA激活的效率。
附图说明
图1a~b是根据本发明制备的dsaP21在p21基因启动子上的位置以及序列信息。其中,图1a显示dsaP21在人p21启动子区域的分布。图1b显示设计的dsaP21核酸双链序列信息(黑色加粗的碱基表示脱氧核糖核苷酸)。
图2是显示根据本发明制备的dsaRNA激活p21mRNA表达效果的条形图。
图3是显示根据本发明制备的dsaRNA激活p21mRNA表达效果的条形图。
图4是将根据本发明制备的dsaP21应用于抑制肿瘤细胞生长的效果的条形图,表明dsaRNA能有效抑制肿瘤细胞生长。
图5是将本发明制备的dsaP21转染PC-3细胞后抑制肿瘤细胞生长的细胞形态图,表明dsaRNA能有效抑制肿瘤细胞增殖。
图6是显示本发明制备的长度为23个核苷酸的核酸分子激活p21mRNA表达效果的条形图。
图7是显示本发明制备的长度为35个核苷酸的核酸分子激活p21mRNA表达效果的条形图。
图8是显示本发明制备的dsaPDX1激活非肿瘤相关基因PDX1mRNA表达效果的条形图。
图9是显示本发明制备的dsaNKX3.1激活前列腺癌细胞PC-3mRNA表达的效果条形图。
图10是将本发明制备的dsaNKX3.1转染PC-3细胞后抑制肿瘤细胞生长的细胞形态图,表明dsaRNA能有效抑制肿瘤细胞增殖。
具体实施方式
为了更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,现结合附图和实施例进一步阐述本发明,应当理解,本发明的具体实施例仅是用于说明目的,而非对本发明的限制。
实施例1
材料和方法
1.Dicer底物saRNA(dsaRNA)的设计:
本发明的dsaRNA的靶位点的选择基于以下的原则:1.选取的靶序列为基因的正义序列;2.指导RNA链(guide RNA strand)的5’端和靶序列的3’端结合;3.靶序列的GC含量为40-65%;4.避免靶序列包含有4个及以上连续重复的碱基序列;5.靶序列的3’比5’端的热动力学稳定性低。6.选取的靶位点应该避免CpG岛以及高GC的区域。
在基因启动子区域,设计的靶位点的序列长度为19个到25个碱基。选取的基因启动子区域为转录起始位点上游5000个碱基到基因转录起始位点前一个碱基。
以p21基因为例,从ENSEMBL基因组数据库下载人p21(CDKN1A)启动子序列片段(SEQ ID NO:1),从-1000位点到转录起始位点共1000碱基对(bp)。以该序列片段为模板,设计6个saRNA靶位点(如图1a所示),每个靶位点的序列长度为25个碱基,具体命名如下:
dsaP21-1靶序列:SEQ ID NO:645’-GCTCCAGGTGCTTCTGGGAGAGGTG-3’
dsaP21-2靶序列:SEQ ID NO:655’-GTATTAATGTCATCCTCCTGATCTT-3’
dsaP21-3靶序列:SEQ ID NO:665’-CCTGGAGAGTGCCAACTCATTCTCC-3’
dsaP21-4靶序列:SEQ ID NO:675’-GGATCAGTGGGAATAGAGGTGATAT-3’
dsaP21-5靶序列:SEQ ID NO:685’-CCAGATTTGTGGCTCACTTCGTGGG-3’
dsaP21-6靶序列:SEQ ID NO:695’-TGCCAACTCATTCTCCAAGTAAAAA-3’。
根据上述靶位点合成dsaRNA正义序列和反义序列,正义序列前23个为核糖核苷酸,最后两个为脱氧核糖核苷酸,反义序列长度为27个核苷酸,全部为核糖核苷酸。靶位点的位置以及合成的dsaRNA正义序列和反义序列如图1a-图1b所示。设计的6条dsaRNA具体如下:dsaP21-1(正义序列:SEQ ID NO:2GCUCCAGGUG CUUCUGGGAG AGGtg;反义序列:SEQ IDNO:3CACGAGGUCC ACGAAGACCC UCUCCAC),dsaP21-2(正义序列:SEQ ID NO:4GUAUUAAUGU CAUCCUCCUG AUCtt;反义序列:SEQ IDNO:5UACAUAAUUA CAGUAGGAGG ACUAGAA),dsaP21-3(正义序列:SEQ ID NO:6CCUGGAGAGU GCCAACUCAU UCUcc;反义序列:SEQ IDNO:7GAGGACCUCUCACGGUUGAG UAAGAGG),dsaP21-4(正义序列:SEQ ID NO:8GGAUCAGUGG GAAUAGAGGU GAUat;反义序列:SEQ IDNO:9UCCCUAGUCA CCCUUAUCUC CACUAUA),dsaP21-5(正义序列:SEQ ID NO:10CCAGAUUUGU GGCUCACUUCGUGgg;反义序列:SEQ IDNO:11UCGGUCUAAA CACCGAGUGA AGCACCC),dsaP21-6(正义序列:SEQ ID NO:12UGCCAACUCA UUCUCCAAGUAAAaa;反义序列:SEQ IDNO:13UCACGGUUGA GUAAGAGGUU CAUUUUU);dsaControl:(正义序列:SEQ ID NO:14AGTCACUACU GAGUGACAGUAGAat;反义序列:SEQID NO:15AUUCUACUGU CACUCAGUAG UGACUGC)。
2.根据本发明的dsaRNA与常规设计的saRNA的RNA激活效率的比较
本申请的发明人同时设计了6个与上述dsaRNA相对应的长度为21个核苷酸的标准saRNA,其中正义序列和反义序列的末端两位均为脱氧核糖核苷酸,具体序列为:
saP21-1(正义序列:SEQ ID NO:16GCUCCAGGUGCUUCUGGGAGAdTdT;反义序列:SEQ ID NO:17UCUCCCAGAAGCACCUGGAGCdTdT)。saP21-2(正义序列:SEQ ID NO:18GUAUUAAUGUCAUCCUCCUGAdTdT;反义序列:SEQ ID NO:19UCAGGAGGAUGACAUUAAUACdTdT)。saP21-3(正义序列:SEQ ID NO:20CCUGGAGAGUGCCAACUCAUUdTdT;反义序列:SEQ ID NO:21AAUGAGUUGGCACUCUCCAGGdTdT)。saP21-4(正义序列:SEQ ID NO:22GGAUCAGUGGGAAUAGAGGUGdTdT;反义序列:SEQ ID NO:23CACCUCUAUUCCCACUGAUCCdTdT)。saP21-5(正义序列:SEQ ID NO:24CCAGAUUUGUGGCUCACUUCGdTdT;反义序列:SEQ ID NO:25CGAAGUGAGCCACAAAUCUGGdTdT)。saP21-6(正义序列:SEQ ID NO:26UGCCAACUCAUUCUCCAAGUAdTdT;反义序列:SEQ ID NO:27UACUUGGAGAAUGAGUUGGCAdTdT)。
3.dsaRNA及saRNA合成:
分别化学合成上述dsaRNA的单链,进行去盐纯化,然后分别将相同摩尔数的含有互补区域的两条单链(即正义序列和反义序列)加入同一RNA退火缓冲液中,加热到97℃,然后使溶液自然冷却到室温,即得到双链的dsaRNA。
4.细胞培养及转染:
取指数生长期人前列腺癌细胞株PC-3,用胰酶消化,然后悬浮在含有10%胎牛血清的RPMI-1640培养基内,以4x 105细胞/孔的密度种入6孔细胞培养板,其中培养基为2ml。取6.25μl浓度为20μM的dsaRNA,与243.5μl Opti-MEM培养基(购自Lifetech公司)混合,同时,用245μl Opti-MEM稀释5μl Lipofectamine RNAiMax(购自Lifetech公司),将稀释后的dsaRNA与RNAiMax混合,室温放置20分钟。然后将转染混合液(500μl)加入6孔板的细胞中。混合均匀后,将细胞放入CO2培养箱,在37℃的5%CO2浓度下培养72-96小时。
5.细胞总RNA提取:
细胞总mRNA提取采用Qiagen公司RNeasy试剂盒进行。在细胞转染72-96小时后,移去培养基,加入1ml PBS缓冲液清洗细胞,然后加入350μlRTL缓冲液,收集细胞裂解液,加入等量70%乙醇,最后加入50μl DEPC处理水,离心收集RNA。所得RNA溶液采用Nanodrop仪测定其浓度。
6.cDNA合成:
取1μg RNA,加入DEPC处理水至10μl,加入1μl(0.5μg)Oligo-dT引物,70摄氏度孵育10分钟,转移至冰上,然后加入2.5μl RT反应缓冲液,1.0μl 25mM dNTP,0.5μl RNA酶抑制剂,加水至25μl。反应在45摄氏度进行1小时,然后70摄氏度10分钟。最后用去RNA酶水将所得cDNA溶解稀释至100μl。
7.mRNA表达分析:
mRNA表达分析用Power Sybrgreen qPCR混合液(购自Lifetech公司)及ABI 7500快速实时定量PCR扩增仪进行。取1μl cDNA产物,加入1μl0.67μM引物,3μl水,5μl Sybrgreen试剂。反应在PCR扩增仪中用标准程序进行。同时扩增GAPDH基因作为内部对照。正义引物为:SEQ ID NO:285’-ATCACCATCTTCCAGGAGCGA-3’,反义引物为:SEQ ID NO:295’-TTCTCCATGGTGGTGAAGACG-3’。
8.细胞增殖分析:
细胞转染在96孔板进行。细胞增殖的检测采用Promega公司提供的CellTiterAQueous One Solution Cell Proliferation Assay试剂盒完成。在细胞转染后0-6天,每天进行一次细胞增殖分析,共6个时间点。分析前在培养基中加入20μl solution one试剂,然后在37摄氏度继续培养细胞30分钟,用酶标仪在490nm波长测量吸光值。
9.细胞形态分析:
将PC-3肿瘤细胞均匀接种在6孔板种,次日转染细胞,在转染后72小时在相差显微镜下观察并拍照记录。
结果
1.dsaRNA触发RNAa
为了评价dsaRNA的RNAa活性,用dsaRNA转染PC-3细胞,Mock和dsaControl作为对照,dsaControl的作为非特异性dsaRNA的对照,为一段不和细胞内任何基因序列互补的分子。。转染后72小时收集细胞,提取细胞总RNA,进行逆转录反应获得cDNA,用cDNA为模板,用人p21基因引物实时定量PCR扩增p21mRNA,同时扩增GAPDH作为内部对照。如图2所示,在设计的6个dsaRNA中,其中3个(dsaP21-4、dsaP21-5、dsaP21-6)能激活p21mRNA表达达到3倍以上。
为了比较dsaRNA与常规设计的saRNA的RNA激活功效,用saRNA转染PC-3细胞,Mock和dsaControl作为对照。转染后72小时收集细胞,按上述方法分析p21mRNA表达。如图3所示,在设计的6个saRNA中,只有2个(saP21-4)能激活p21mRNA表达,激活倍数为1.5~2.2倍。
2.dsaRNA抑制肿瘤细胞增殖
p21基因是重要的细胞周期负性调控基因,因此具有肿瘤抑制作用。为了评价p21dsaRNA对肿瘤细胞生长的影响,用p21dsaRNA转染PC-3细胞,在转染后72小时采用Promega公司CellTiterAQueous One Solution CellProliferation Assay试剂盒分析细胞活性。如图4所示,dsaP21-4,dsaP21-5,dsaP21-6能够显著降低PC-3细胞的存活率。而且这种效应是随着dsaRNA对p21基因的促进表达的能力相关联。
3.dsaRNA抑制肿瘤细胞生长
将PC-3细胞均匀地培养在6孔板中,将设计的靶向p21启动子不同位点的dsaRNA分别转染PC-3细胞,设置空白Mock对照组和dsaControl对照组,72小时后采用相差显微镜观察细胞。如图5所示,转染了dsaP21-4,dsaP21-5,dsaP21-6的实验组PC-3生长速度放缓,数目显著比对照组数目少。转染了dsaP21-4的实验组细胞数比转染了dsaP21-5的实验组细胞多,而比转染了dsaP21-6的实验组细胞数目少。说明dsaP21的抑制细胞生长的效应与dsaP21促进p21基因表达的能力紧密相关。dsaP21促进p21基因表达的能力越强,其抑制细胞生长的能力就越强。这些说明这种dsaP21是一种有效的抑制肿瘤细胞生长的抑制剂。
相比现有的技术,本发明证实了在Dicer酶的剪切的作用下,从活性saRNA得到的Dicer酶的底物saRNA分子(dsaRNA)可以显著提高靶基因的激活效率。现有的saRNA方法的方法是模拟dicer酶的产物,从而绕过了其与Dicer酶的相互作用。本专利设计出来的dsaRNAs能够提高RNA激活的效能,使靶DNA分子可以更容易和dsaRNA作用,从而更容易,更高效激活目的基因的表达。
实施例2
(一)短于25个核苷酸的saRNA的激活效率
针对p21基因启动子6个位点设计23个核苷酸长度的dsRNA。分别命名为:dsP21-1a,dsP21-2a,dsP21-3a,dsP21-4a,dsP21-5a,dsP21-6a。其序列为:dsP21-1a(正义序列:SEQ ID NO:30GCUCCAGGUGCUUCUGGGAGAGG,反义序列为:SEQ ID NO:31UCUCCCAGAAGCACCUGGAGCAC);dsP21-2a(正义序列:SEQ ID NO:32GUAUUAAUGUCAUCCUCCUGATC,反义序列为:SEQ ID NO:33UCAGGAGGAUGACAUUAAUACAU);dsP21-3a(正义序列:SEQ ID NO:34CCUGGAGAGUGCCAACUCAUUCU,反义序列为:SEQ ID NO:35AAUGAGUUGGCACUCUCCAGGAG);dsP21-4a(正义序列为:SEQ ID NO:36GGAUCAGUGGGAAUAGAGGUGAT,反义序列为:SEQ ID NO:37CACCUCUAUUCCCACUGAUCCCT);dsP21-5a(正义序列为:SEQ ID NO:38CCAGAUUUGUGGCUCACUUCGTG,反义序列为:SEQ ID NO:39CGAAGUGAGCCACAAAUCUGGCT);dsP21-6a(正义序列为:SEQ ID NO:40UGCCAACUCAUUCUCCAAGUAAA,反义序列为:SEQ ID NO:41UACUUGGAGAAUGAGUUGGCACT),其中正义序列的最后两个碱基为脱氧核糖核苷酸。结果表明,如图6所示,dsP21-3a,dsP21-5a,dsP21-6a虽然可以激活p21基因的表达,但其激活的效率明显较低。
(二)长于30个核苷酸的激活效率的效果
针对p21基因启动子6个位点设计35个核苷酸长度的dsRNA,分别命名为:dsP21-1b,dsP21-2b,dsP21-3b,dsP21-4b,dsP21-5b,dsP21-6b。其序列为:dsaP21-1b(正义序列:SEQ ID NO:42GUCUAGGUGCUCCAGGUGCUUCUGGGAGAGGUGAC,反义序列为:SEQ ID NO:43CACCUCUCCCAGAAGCACCUGGAGCACCUAGACAC);dsaP21-2b(正义序列为:SEQ ID NO:44AUUUUUAUGUAUUAAUGUCA UCCUCCUGAUCUUTT,反义序列为:SEQ ID NO:45AAGAUCAGGAGGAUGACAUU AAUACAUAAAAAUTC);dsaP21-3b(正义序列为:SEQ ID NO:46UGUGUCCUCCUGGAGAGUGCCAACUCAUUCUCCAA,反义序列为:SEQ ID NO:47GGAGAAUGAGUUGGCACUCUCCAGGAGGACACAGC);dsaP21-4b(正义序列为:SEQ ID NO:48CUAGUGAGGGAUCAGUGGGAAUAGAGGUGAUAUTG,反义序列为:SEQ ID NO:49AUAUCACCUCUAUUCCCACUGAUCCCUCACUAGGT);dsaP21-5b(正义序列为:SEQ ID NO:50AAAAAAAGCCAGAUUUGUGGCUCACUUCGUGGGGA,反义序列为:SEQ ID NO:51CCCACGAAGUGAGCCACAAAUCUGGCUUUUUUUAC);dsaP21-6b(正义序列为:SEQ ID NO:52CUGGAGAGUGCCAACUCAUUCUCCAAGUAAAAAAA,反义序列为:SEQ ID NO:53UUUUUACUUGGAGAAUGAGUUGGCACUCUCCAGGA),其中正义序列最后两个为脱氧核糖核苷酸。
结果表明,如图7所示,dsP21-3b,dsP21-5b,dsP21-6b虽然可以激活p21基因的表达,但其激活的效率明显较低。
实施例3
根据本发明专利设计的dsaRNA具有高效激活胰-十二指肠同源盒基因(PDX1)的表达。PDX1基因是调节胰岛功能的重要基因,同时PDX1还可以促使非β细胞如肝细胞中的胰岛素基因表达,对治疗糖尿病具有重要的应用价值。我们在PDX1基因启动子区域设计了针对不同位点的dsaRNA。如下所示的序列中以小写黑体表示dsaRNA序列中的脱氧核糖核苷酸。dsaPDX1-1(正义序列为:SEQ ID NO:54CACACUAUGUCCAUUAUCAAAUA ta,反义序列为:SEQ ID NO:55UAUAUUUGAUAAUGGACAUAGUGUGUU);dsaPDX1-2(正义序列为:SEQ ID NO:56CCGACAUCUUUGUGGCUGUGAACaa,反义序列为:SEQ ID NO:57UUGUUCACAGCCACAAAGAUGUCGGUU);dsaPDX1-3(正义序列为:SEQ ID NO:58GACCUAGAGAGCUGGGUCUGCAAac,反义序列为:SEQ ID NO:59GUUUGCAGACCCAGCUCUCUAGGUCAG);dsaPDX1-4(正义序列为:SEQ ID NO:60ACAACGAAUGCCAGAGUUUCGUGtg,反义序列为:SEQID NO:61CACACGAAACUCUGGCAUUCGUUGUGU);dsaPDX1-5(正义序列为:SEQ ID NO:62GUACUUGCAGCACAUCCACAAGUaa,反义序列为:SEQ ID NO:63UUACUUGUGGAUGUGCUGCAAGUACUU),其中正义序列最后两个碱基为脱氧核糖核苷酸。将设计的dsaPDX1分别转染HepG2细胞,使用的dsaPDX1RNA浓度为50nM,转染96小时后收集细胞,提取总RNA,然后检测PDX1基因的表达。实验结果表明,dsaPDX1-1,dsaPDX1-3,dsaPDX1-4可以高效的激活HepG2细胞中PDX1基因的表达(图8)。
实施例4
根据本发明专利设计的dsaRNA具有高效激活NKX3.1基因的表达。NKX3.1是前列腺特异性和雄激素调节基因。在人前列腺组织高度表达,是一种前列腺特异性肿瘤抑制因子,对前列腺癌的治疗具有重要的作用。本发明在NKX3.1启动子设计了针对不同位点的dsaRNA。如下所示的序列中以小写黑体表示dsaRNA序列中的脱氧核糖核苷酸。其中dsaNKX-1(正义序列为:SEQ ID NO:70GAGGAGAGCUGGAGAAGGAGAGGaa,反义序列为:SEQ ID NO:71UUCCUCUCCUUCUCCAGCUCUCCUCCC);dsaPDX1-2(正义序列为:SEQ ID NO:72AGAGCUAACUGGACUGUUUGUCUtg,反义序列为:SEQ ID NO:73CAAGACAAACAGUCCAGUUAGCUCUUC);dsaPDX1-3(正义序列为:SEQ ID NO:74CUGUAAUUGGCUCUGACGGUCCUga,反义序列为:SEQ ID NO:75UCAGGACCGUCAGAGCCAAUUACAGGG);dsaPDX1-4(正义序列为:SEQ ID NO:76AGAGCACCCAGAACUCUCACGGUac,反义序列为:SEQ ID NO:77GUACCGUGAGAGUUCUGGGUGCUCUCU);dsaPDX1-5(正义序列为:SEQ ID NO:78AGAUAUUGCAGAUCUGAGUUUGCac,反义序列为:SEQ ID NO:79GUGCAAACUCAGAUCUGCAAUAUCUAC),其中正义序列最后两个碱基为脱氧核糖核苷酸。将设计的dsaNKX分别转染前列腺癌PC-3细胞,使用的dsaNKX RNA浓度为50nM,转染96小时后收集细胞,提取总RNA,然后检测NKX3.1基因的表达。实验结果表明,dsaNKX-1,dsaNKX-2,dsaNKX-3,dsaNKX-4,dsaNKX-5都可以高效的激活PC-3细胞中NKX3.1基因的表达,其中dsaNKX-1和dsaNKX-5激活的效果更明显(图9),其能有效抑制PC-3细胞的增值(图10)。
尽管已经对本发明的具体实施方式进行了详细说明和描述,但应当认识到,本发明不受所述具体实施方式的限制。在不脱离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明做出各种改进、修饰和变化,而这些改进、修饰和变化均在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种小激活RNA,其特征在于,所述的小激活RNA由包含25~30个核苷酸的正义序列和包含25~30核苷酸的反义序列组成,所述反义序列中至少有80%的序列与所述正义序列形成互补;所述正义序列或反义序列中包含具有19~25个核苷酸的靶基因调控序列匹配片段,所述匹配片段至少有80%的序列与靶基因调控序列的靶位点匹配。
2.如权利要求1所述的小激活RNA,其特征在于,所述正义序列和/或反义序列中还含有1-5个脱氧核糖核苷酸;优选地,所述正义序列和/或反义序列中位于3’末端的2个核苷酸为脱氧核糖核苷酸。
3.如权利要求1或2所述的小激活RNA,其特征在于,所述靶基因调控序列片段是靶基因启动子序列片段;优选地,所述靶基因启动子序列片段为靶基因转录起始点上游5000个碱基到靶基因转录起始点前一个碱基形成的启动子区域。
4.如权利要求1~3中任一项所述的小激活RNA,其特征在于,所述靶基因为人基因p21;优选地,所述靶基因调控序列的靶位点序列选自SEQ IDNO:64、SEQ ID NO:65、SEQ ID NO:66、SEQ ID NO:67、SEQ ID NO:68或SEQ ID NO:69中的一个。
5.如权利要求4所述的小激活RNA,其特征在于,所述小激活RNA的正义序列和反义序列选自以下组合之一:
正义序列为SEQ ID NO:2,反义序列为SEQ ID NO:3;
正义序列为SEQ ID NO:4,反义序列为SEQ ID NO:5;
正义序列为SEQ ID NO:6,反义序列为SEQ ID NO:7;
正义序列为SEQ ID NO:8,反义序列为SEQ ID NO:9;
正义序列为SEQ ID NO:10,反义序列为SEQ ID NO:11;或者,
正义序列为SEQ ID NO:12,反义序列为SEQ ID NO:13。
6.如权利要求1-3中任一项所述的小激活RNA,其特征在于,所述靶基因为人胰-十二指肠同源盒基因PDX1;优选地,针对所述人胰-十二指肠同源盒基因PDX1的小激活RNA的正义序列和反义序列选自以下组合之一:
正义序列为SEQ ID NO:54,反义序列为SEQ ID NO:55;
正义序列为SEQ ID NO:56,反义序列为SEQ ID NO:57;
正义序列为SEQ ID NO:58,反义序列为SEQ ID NO:59;
正义序列为SEQ ID NO:60,反义序列为SEQ ID NO:61;
正义序列为SEQ ID NO:62,反义序列为SEQ ID NO:63。
7.如权利要求1-3中任一项所述的小激活RNA,其特征在于,所述靶基因为人的基因NKX3.1;优选地,针对所述基因NKX3.1的小激活RNA的正义序列和反义序列选自以下组合之一:
正义序列为SEQ ID NO:70,反义序列为SEQ ID NO:71;
正义序列为SEQ ID NO:72,反义序列为SEQ ID NO:73;
正义序列为SEQ ID NO:74,反义序列为SEQ ID NO:75;
正义序列为SEQ ID NO:76,反义序列为SEQ ID NO:77;
正义序列为SEQ ID NO:78,反义序列为SEQ ID NO:79。
8.如权利要求1-7中任一项所述的小激活RNA的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)在靶基因的启动子序列片段选取包含19~25个碱基的序列作为靶位点;
2)合成与步骤1)所述的靶位点对应的RNA序列作为基础序列,在所述基础序列的一侧或两侧添加核苷酸至长度为25~30个核苷酸,得到正义序列;
3)合成长度为25~30nt的反义序列,并使所述反义序列至少有80%的序列与步骤2)得到的正义序列互补;
4)将步骤2)得到的正义序列与步骤3)得到的反义序列以相同的摩尔数在RNA退火缓冲液中混合,加热至97℃,然后自然冷却至室温,即得到双链的小激活RNA。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,在步骤2)中,合成所述正义序列和/或反义序列时加入至少一个脱氧核糖核苷酸,优选地,合成所述正义序列和/或反义序列时3’末端两个核苷酸为脱氧核糖核苷酸。
10.如权利要求1~6所述的小激活RNA在制备增加靶基因表达的药物中的应用,优选为在制备抗肿瘤药物中的应用;
优选地,所述肿瘤选自膀胱癌、前列腺癌、及肝癌。
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