อาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็ก

RNA รบกวนขนาดเล็ก ( siRNA ) บางครั้งเรียกว่าRNA รบกวนขนาดสั้นหรือRNA ยับยั้งเป็น โมเลกุล RNA สองสายที่ไม่เข้ารหัส โดย ทั่วไป มีความยาว20–24 คู่เบส คล้ายกับ ไมโคร RNA (miRNA) และทำงานภายใน เส้นทาง RNA รบกวน (RNAi) มันรบกวนการแสดงออกของยีนเฉพาะที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เสริมกันโดยการย่อยสลายmessenger RNA (mRNA) หลังจากการถอดรหัสป้องกันการแปล [ ^{1 ] [ 2 ] มัน}ถูกค้นพบในปี 1998 โดยAndrew Fireที่สถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกีในวอชิงตัน ดี.ซี. และCraig Melloที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ในวูสเตอร์

โครงสร้าง

siRNA ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติมีโครงสร้างที่กำหนดไว้อย่างดี คือRNA สองสาย สั้น (โดยปกติ 20 ถึง 24 คู่ เบส ) (dsRNA) ที่มีปลาย 5' ที่ถูกฟอสโฟริเลต และปลาย 3' ที่ถูกไฮดรอกซิเลตพร้อมนิวคลีโอไทด์ที่ยื่นออกมาสองตัว ตั้งแต่ปี 2001 มีการเสนอแนะว่าเอนไซม์ที่เรียกว่าDicerทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยา "ขั้นตอนเริ่มต้นของการรบกวน RNA" (การสร้าง siRNA จากdsRNA ยาว และRNA แฮร์พินขนาดเล็ก ) ^{[ 3 ]}

นอกจากนี้ยังสามารถนำ siRNA เข้าสู่เซลล์ได้โดยวิธีการทรานสเฟคชั่นเนื่องจากโดยหลักการแล้ว ยีนใดๆ ก็สามารถถูกยับยั้งการ ทำงานได้ ด้วย siRNA สังเคราะห์ที่มีลำดับเบสที่เข้าคู่กัน ดังนั้น siRNA จึงเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการตรวจสอบการทำงานของยีนและการกำหนดเป้าหมายยาใน "ยุคหลังจีโนม"

ประวัติศาสตร์

( เรียนรู้วิธีและเวลาในการลบข้อความนี้ )

ในปี 1998 แอนดรูว์ ไฟร์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกีในวอชิงตัน ดี.ซี. และเครก เมลโลที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ในวูสเตอร์ ค้นพบ กลไก RNAiขณะทำงานเกี่ยวกับการแสดงออกของยีนในหนอนตัวกลมCaenorhabditis elegans [ ^{4 ] ทั้ง}สองได้รับรางวัลโนเบลจากการวิจัยเกี่ยวกับRNAiในปี 2006 ^{[ 5 ]} siRNA และบทบาทของมันใน การปิดกั้นการแสดงออกของยีนหลังการถอดรหัส (PTGS) ถูกค้นพบในพืชโดยกลุ่มของเดวิด บอลคอมบ์ ที่ ห้องปฏิบัติการเซนส์เบอรีในนอริช ประเทศอังกฤษซึ่งเป็นการค้นพบที่รายงานในวารสาร Scienceในปี 1999 ^{[ 6 ]}โทมัส ทุชลและเพื่อนร่วมงานได้รายงานในวารสาร Nature ในเวลาต่อมา ว่า siRNA สังเคราะห์สามารถกระตุ้น RNAi ในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้^{[ 7 ]} การค้นพบเหล่านี้ทำให้เกิดความสนใจอย่างมากในการนำ RNAi มาใช้ในการวิจัยและพัฒนา ยา

ในปี 2017 การประยุกต์ใช้ siRNA ในมนุษย์ต้องเผชิญกับอุปสรรคสำคัญหลายประการ หนึ่งในนั้นคือ "การออกฤทธิ์นอกเป้าหมาย" ^{[ 2 ]}เมื่อทศวรรษนั้นสิ้นสุดลง ความเป็นไปได้ที่การบำบัดเหล่านี้อาจกระตุ้นภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดก็ได้รับการกล่าวถึง^{[ 4 ]}ในปี 2019 แบบจำลองสัตว์ยังไม่ประสบความสำเร็จในการแสดงขอบเขตของการตอบสนองนี้ในมนุษย์ได้อย่างแม่นยำ^{[ 4 ]}ดังนั้น การศึกษาผลกระทบของการบำบัดด้วย siRNA จึงเป็นเรื่องท้าทาย

ณ ปี 2020 การบำบัดด้วย siRNA ได้รับการอนุมัติแล้ว (เช่น โดยFDAในสหรัฐอเมริกา) และมีการกำหนดวิธีการใหม่ ๆ เพื่อเอาชนะความท้าทาย ซึ่งรวมถึงการบำบัดที่ได้รับการอนุมัติและวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แล้ว การบำบัดอื่น ๆ อีกหลายอย่างที่อยู่ในขั้นตอนรอการอนุมัติ และการบำบัดอื่น ๆ ที่อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเบื้องต้น^{[ 8 ] [ 9 ]}

กลไกที่ siRNA ตามธรรมชาติทำให้เกิดการปิดการทำงานของยีนผ่านการยับยั้งการแปลรหัสเกิดขึ้นดังนี้:

1. dsRNA สายยาว (ซึ่งอาจมาจาก hairpin, RNA ที่เสริมกัน และ RNA-dependent RNA polymerase) จะถูกตัดโดยเอนโดไรโบนิวคลีเอสที่เรียกว่าDicer Dicer จะตัด dsRNA สายยาวเพื่อสร้าง RNA รบกวนสายสั้น หรือ siRNA ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้โมเลกุลเหล่านี้สามารถรวมตัวกันเป็นRNA-Induced Silencing Complex (RISC) ได้
2. เมื่อ siRNA เข้าสู่เซลล์แล้ว มันจะถูกรวมเข้ากับโปรตีนอื่นๆ เพื่อสร้างRISC ขึ้น มา
3. เมื่อ siRNA เป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์ RISC แล้ว siRNA จะคลายตัวออกเพื่อสร้าง siRNA สายเดี่ยว
4. สายดีเอ็นเอที่มีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์น้อยกว่าเนื่องจากการจับคู่เบสที่ปลาย 5´ จะถูกเลือกให้คงเป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์ RISC ต่อไป
5. siRNA สายเดี่ยวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์ RISC สามารถสแกนและค้นหา mRNA ที่เข้ากันได้แล้ว
6. เมื่อ siRNA สายเดี่ยว (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์ RISC) จับกับ mRNA เป้าหมายแล้ว จะกระตุ้นให้เกิดการแตกตัวของ mRNA
7. ขณะนี้ mRNA ถูกตัดและเซลล์ตรวจพบว่าผิดปกติ ส่งผลให้ mRNA ถูกย่อยสลายและไม่มีการแปล mRNA ไปเป็นกรดอะมิโนและโปรตีน ทำให้ยีนที่เข้ารหัส mRNA นั้นถูกปิดใช้งาน

siRNA ก็คล้ายกับmiRNA เช่นกัน อย่างไรก็ตาม miRNA ได้มาจากผลิตภัณฑ์ RNA ก้านห่วงที่สั้นกว่า โดยทั่วไป miRNA จะยับยั้งการทำงานของยีนโดยการยับยั้งการแปลและมีความจำเพาะในการทำงานที่กว้างกว่า ในขณะที่ siRNA มักจะทำงานด้วยความจำเพาะที่สูงกว่าโดยการตัด mRNA ก่อนการแปล โดยมีความเข้ากันได้ 100% ^{[ 10 ] [ 11 ]}

การน็อคดาวน์ยีนโดยการทรานสเฟคชั่นของ siRNA ภายนอกนั้นเป็นเพียงชั่วคราว โดยเฉพาะในเซลล์ที่แบ่งตัวอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจแก้ไขได้โดยการสร้างเวกเตอร์แสดงออกสำหรับ siRNA ลำดับของ siRNA จะถูกดัดแปลงเพื่อแนะนำลูปสั้นๆ ระหว่างสองสาย ผลลัพธ์ที่ได้ คือ ทรานสคริปต์แฮร์พินสั้น (shRNA) ซึ่งสามารถประมวลผลเป็น siRNA ที่ใช้งานได้โดยDicerในลักษณะปกติ^{[ 12 ]}คาสเซ็ตการถอดรหัสทั่วไปใช้ โปรโมเตอร์ RNA polymerase III (เช่น U6 หรือ H1) เพื่อกำกับการถอดรหัสของ RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็ก (snRNA ซึ่ง U6 เกี่ยวข้องกับการตัดต่อ RNA ; H1 เป็น ส่วนประกอบ RNaseของ RNase P ของมนุษย์) มีทฤษฎีว่าทรานสคริปต์ siRNA ที่ได้จะถูกประมวลผลโดยDicer ต่อ ไป

ประสิทธิภาพการลดการแสดงออกของยีนยังสามารถปรับปรุงได้โดยใช้ การ บีบเซลล์^{[ 13 ]}

กิจกรรมของ siRNA ใน RNAi ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความสามารถในการจับกับคอมเพล็กซ์การยับยั้งการทำงานของ RNA (RISC) การจับกันของ siRNA แบบคู่กับ RISC จะตามมาด้วยการคลายเกลียวและการตัดสาย sense ด้วยเอนโดนิวคลีเอส จากนั้นคอมเพล็กซ์ anti-sense strand-RISC ที่เหลืออยู่จะสามารถจับกับ mRNA เป้าหมายเพื่อเริ่มต้นการยับยั้งการถอดรหัส^{[ 14 ]}

นอกจากบทบาทใน RNAi แล้ว siRNA ยังสามารถกระตุ้นการแสดงออกของยีน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า " การกระตุ้น RNA " หรือ RNAa ปรากฏการณ์นี้ถูกสังเกตครั้งแรกเมื่อพบว่า siRNA สังเคราะห์ที่เรียกว่า " RNA กระตุ้นขนาดเล็ก " (saRNA) ที่กำหนดเป้าหมายไปยังโปรโมเตอร์ของยีนสามารถกระตุ้นการถอดรหัสของยีนเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 15 ]} RNAa ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นกลไกที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ ซึ่งพบได้ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด ตั้งแต่แมลงC. elegansและพืช ไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (รวมถึงมนุษย์) ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

กลไกของ RNAa เกี่ยวข้องกับการกำหนดเป้าหมายบริเวณโปรโมเตอร์โดย saRNA ซึ่งนำไปสู่การดึงดูดเครื่องจักรการถอดรหัสและการเปลี่ยนแปลงทางเอพิเจเนติกส์ที่ส่งเสริมการแสดงออกของยีน กระบวนการนี้มักเกี่ยวข้องกับคอมเพล็กซ์การกระตุ้นการถอดรหัสที่เกิดจาก RNA (RITA) ซึ่งรวมถึง โปรตีน Argonaute (โดยเฉพาะ Ago2), RNA helicase A (RHA) และ CTR9 ^{[ 20 ] [ 21 ]} miRNA ภายในร่างกายยังสามารถเป็นตัวกลางของ RNAa ขยายบทบาทการควบคุมของ RNA ขนาดเล็กเหล่านี้ให้กว้างกว่าการปิดกั้นยีน

ปัจจุบันมียาบำบัดที่ใช้ saRNA หลายชนิดที่อยู่ระหว่างการพัฒนาทางคลินิก MTL-CEBPA ซึ่งพัฒนาโดย MiNA Therapeutics มีเป้าหมายที่ ยีน CEBPAและอยู่ในขั้นตอนการทดลองทางคลินิกเฟส II สำหรับมะเร็งตับ^{[ 22 ]} RAG-01 ซึ่งพัฒนาโดย Ractigen Therapeutics มีเป้าหมายที่ ยีน p21และอยู่ในขั้นตอนการทดลองทางคลินิกเฟส I สำหรับมะเร็งกระเพาะปัสสาวะที่ไม่ลุกลามเข้ากล้ามเนื้อ (NMIBC) ^{[ 23 ]}การทดลองทางคลินิกเหล่านี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการนำปรากฏการณ์ RNAa ไปสู่กลยุทธ์การรักษาแบบใหม่

Richard Carthewและคณะระบุในงานวิจัยปี 2004 เกี่ยวกับเส้นทางการยับยั้ง siRNA/miRNA ในDrosophilaว่าการยับยั้งการแสดงออกของยีนหลังการถอดรหัสที่เกิดจาก siRNA เริ่มต้นโดยการประกอบของคอมเพล็กซ์การยับยั้งที่เกิดจาก RNA (RISC) RISC ยับยั้งการแสดงออกของยีนบางชนิดโดยการตัดโมเลกุล mRNA ที่เข้ารหัสยีนเหล่านั้น^{[ 24 ]}พวกเขาระบุว่าในการเริ่มต้นกระบวนการในระบบนั้น สาย siRNA เส้นหนึ่งจากสองเส้น ซึ่งเป็น สายนำทาง แบบแอนติเซนส์จะถูกโหลดเข้าไปใน RISC ในขณะที่อีกเส้นหนึ่ง ซึ่งเป็น สายผู้โดยสาร แบบเซนส์จะถูกย่อยสลาย พวกเขายังระบุต่อไปว่าเอนไซม์ Dicer บางชนิดของ Drosophilaอาจมีหน้าที่ในการโหลดสายนำทางเข้าไปใน RISC ^{[ 24 ]}จากนั้น ในมุมมองจากปี 2009 ได้มีการเสนอมุมมองว่า "siRNA สแกนหาและนำทาง RISC" ไปยังลำดับที่เสริมกันอย่างสมบูรณ์บนโมเลกุล mRNA ^{[ 25 ]}

เชื่อกันว่าการแตกตัวของโมเลกุล mRNA นั้นถูกเร่งปฏิกิริยาโดย โดเมน Piwiของ โปรตีน Argonauteของ RISC จากนั้นโมเลกุล mRNA จะถูกตัดอย่างแม่นยำโดยการแตกพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ระหว่างนิวคลีโอไทด์เป้าหมายซึ่งจับคู่กับสารตกค้าง siRNA ที่ 10 และ 11 นับจากปลาย 5' ^{[ 26 ]}ดังที่ Orban และ Izaurralde ตั้งข้อสังเกตเกี่ยวกับการศึกษาเพิ่มเติมใน เซลล์ Drosophilaว่า "[หลังจาก] การแตกตัวแบบเอนโดนิวคลีโอไลติกเริ่มต้นนี้ mRNA จะถูกย่อยสลายต่อไป" โดยเอ็กโซนิวคลี เอสของเซลล์ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าในระบบนี้ ชิ้นส่วน 5' "จะถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วจากปลาย 3'โดยเอ็กโซโซมในขณะที่ชิ้นส่วน 3' จะถูกย่อยสลายจากปลาย 5'โดยXRN1 " ซึ่งเป็นเอ็กโซไรโบนิวคลีเอส 5'-3' ^{[ 27 ]}การแยกสาย mRNA เป้าหมายออกจาก RISC หลังจากการตัดจะทำให้ mRNA ถูกปิดเสียงได้มากขึ้น กระบวนการแยกนี้มีแนวโน้มที่จะได้รับการส่งเสริมโดยปัจจัยภายนอกที่ขับเคลื่อนโดย การไฮโดรไลซิ สของ ATP ^{[ 26 ]}

บางครั้ง การตัดโมเลกุล mRNA เป้าหมายอาจไม่เกิดขึ้น ในบางกรณี การตัดเอนโดนิวคลีเอสของโครงสร้างฟอสโฟไดเอสเทอร์อาจถูกยับยั้งโดยการจับคู่ที่ไม่ตรงกันของ siRNA และ mRNA เป้าหมายใกล้กับตำแหน่งการตัด ในบางครั้ง โปรตีน Argonaute ของ RISC ขาด กิจกรรม เอนโดนิวคลีเอสแม้ว่า mRNA เป้าหมายและ siRNA จะจับคู่กันอย่างสมบูรณ์ก็ตาม^{[ 26 ]}ในกรณีเช่นนี้ การแสดงออกของยีนจะถูกปิดเสียงโดยกลไกที่เหนี่ยวนำโดย miRNA แทน^{[ 2 ] [ 25 ]}

RNA ที่มีปฏิสัมพันธ์กับ Piwi (piRNA) เป็น RNA ขนาดเล็กที่ไม่เข้ารหัส (ncRNA) ที่เพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ มีความยาว 21-35 นิวคลีโอไทด์ พวกมันมีบทบาทในการควบคุมการแสดงออกของยีน การปิดกั้นทรานสโพซอน และการยับยั้งการติดเชื้อไวรัส ดังที่ Monga และ Banerjee กล่าวไว้ในบทคัดย่อรายงานหลักของพวกเขาว่า "piRNA ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าเป็น 'สสารมืด' ของ ncRNA ได้ปรากฏขึ้นมาเป็นผู้เล่นสำคัญในหน้าที่ของเซลล์หลายอย่างในสิ่งมีชีวิตต่างๆ" ^{[ 28 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปี 2019 พวกมันถูกระบุว่าไม่ใช่ siRNA และมีหน้าที่ในการปิดกั้นทรานสโพซอน^{[ 29 ]}

สิ่งมีชีวิตต้นแบบหลายชนิด เช่น พืช ( Arabidopsis thaliana ), ยีสต์ ( Saccharomyces cerevisiae ), แมลงวัน ( Drosophila melanogaster ) และหนอน ( C. elegans ) ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาการปิดกั้นการถอดรหัสยีนโดย RNA ขนาดเล็กที่ไม่เข้ารหัส ในเซลล์มนุษย์ การปิดกั้นการถอดรหัสยีนโดย RNA ถูกสังเกตเมื่อสิบปีก่อน เมื่อ siRNA ภายนอกปิดกั้นโปรโมเตอร์ของปัจจัยการยืดตัว 1 α ที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งควบคุมยีน รายงาน โปรตีนเรืองแสงสีเขียว (GFP) ^{[ 30 ]} กลไกหลักของการปิดกั้นการถอดรหัสยีน (TGS) ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องจักร RNAi ได้แก่ การเมทิลเลชั่นของ DNA การดัดแปลงหลังการแปลของฮิสโตนและการปรับโครงสร้างโครมาตินรอบยีนเป้าหมายให้กลายเป็นสถานะเฮเทอโรโครมาติน^{[ 30 ]}

siRNA สามารถถูกรวมเข้ากับ คอมเพล็กซ์ การยับยั้งการถอดรหัสที่เกิดจาก RNA (RITS) ได้ คอมเพล็กซ์ RITS ที่ทำงานอยู่จะกระตุ้นการสร้างเฮเทอโรโครมาตินรอบๆ DNA ที่ตรงกับ siRNA ซึ่งจะทำให้ยีนในบริเวณนั้นของ DNA ถูกยับยั้งการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ

หนึ่งในการประยุกต์ใช้ที่มีศักยภาพของ siRNA คือความสามารถในการแยกแยะลำดับเป้าหมายกับลำดับที่ไม่ใช่เป้าหมายด้วยความแตกต่างของนิวคลีโอไทด์เพียงตัวเดียว แนวทางนี้ถือว่ามีความสำคัญต่อการรักษาโรคที่มีการทำงานเด่น (GOF) โดยที่อัลลีลกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดโรคจะแตกต่างจากอัลลีลปกติด้วยนิวคลีโอไทด์ (nt) เพียงตัวเดียว siRNA ประเภทนี้ที่มีความสามารถในการแยกแยะความแตกต่างของ nt เพียงตัวเดียว เรียกว่า siRNA เฉพาะอัลลีล^{[ 2 ]}

ASP-RNAi เป็น RNAi ประเภทใหม่ที่มีจุดประสงค์เพื่อยับยั้งอัลลีลกลายพันธุ์เด่นในขณะที่ยังคงการแสดงออกของอัลลีลปกติที่สอดคล้องกันด้วยความจำเพาะของความแตกต่างของนิวคลีโอไทด์เดี่ยวระหว่างทั้งสอง^{[ 2 ]} ASP-siRNAs มีศักยภาพที่จะเป็นทางเลือกการรักษาแบบใหม่ที่ดีกว่าสำหรับการรักษาโรคทางพันธุกรรมแบบถ่ายทอดทางโครโมโซมเด่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่การแสดงออกของอัลลีลแบบปกติมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต เช่น โรคฮันติงตัน (HD), โรคกล้ามเนื้อบิดเกร็ง DYT1 (Gonzalez-Alegre et al. 2003, 2005), โรคอัลไซเมอร์ (Sierant et al. 2011), โรคพาร์กินสัน (PD) (Takahashi et al. 2015), โรคกล้ามเนื้ออ่อนแรงจากอะไมลอยด์ (ALS) (Schwarz et al. 2006) และโรค Machado–Joseph (Alves et al. 2008) ศักยภาพในการรักษาของพวกมันยังได้รับการประเมินสำหรับโรคผิวหนังต่างๆ เช่น โรคผิวหนังพุพองชนิดซิมเพล็กซ์ (Atkinson et al. 2011) โรคผิวหนังแข็งที่ฝ่ามือและฝ่าเท้า (EPPK) (Lyu et al. 2016) และโรคกระจกตาเสื่อมชนิดที่ 1 (LCDI) (Courtney et al. 2014) ^{[ 2 ]}

RNAi มีปฏิสัมพันธ์กับเส้นทางอื่นๆ อีกหลายเส้นทาง ตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา ไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจที่บางครั้ง ผลกระทบที่ไม่จำเพาะเจาะจงจะถูกกระตุ้นโดยการนำ siRNA เข้าสู่การทดลอง^{[ 31 ] [ 32 ]}เมื่อเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพบกับ RNA สองสาย เช่น siRNA มันอาจเข้าใจผิดว่าเป็นผลพลอยได้จากไวรัสและสร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน นอกจากนี้ เนื่องจากไมโครอาร์เอ็นเอ ที่มีโครงสร้างที่เกี่ยวข้องจะปรับเปลี่ยนการแสดงออกของยีนส่วนใหญ่ผ่านปฏิสัมพันธ์ของคู่เบสที่ไม่สมบูรณ์แบบกับ mRNAเป้าหมายการนำ siRNA เข้าสู่เซลล์อาจทำให้เกิดการกำหนดเป้าหมายที่ไม่ตั้งใจ การดัดแปลงทางเคมีของ siRNA อาจเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งส่งผลให้สูญเสียความจำเพาะของนิวคลีโอไทด์เดี่ยวด้วย^{[ 33 ]}

การนำ siRNA มากเกินไปอาจส่งผลให้เกิดเหตุการณ์ที่ไม่จำเพาะเจาะจงเนื่องจากการกระตุ้นการตอบสนองภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด^{[ 34 ]}หลักฐานส่วนใหญ่จนถึงปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าสิ่งนี้น่าจะเกิดจากการกระตุ้นเซนเซอร์ dsRNA PKR แม้ว่ายีนที่เหนี่ยวนำด้วยกรดเรติโนอิก I (RIG-I) อาจมีส่วนเกี่ยวข้องด้วย^{[ 35 ]}นอกจากนี้ยังมีการอธิบายถึงการเหนี่ยวนำของไซโตไคน์ผ่านตัวรับโทลล์ไลค์ 7 (TLR7) การดัดแปลงทางเคมีของ siRNA ถูกนำมาใช้เพื่อลดการกระตุ้นการตอบสนองภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดสำหรับการทำงานของยีนและการประยุกต์ใช้ในการรักษา วิธีหนึ่งที่น่าสนใจในการลดผลกระทบที่ไม่จำเพาะเจาะจงคือการเปลี่ยน siRNA ให้เป็นไมโครอาร์เอ็นเอ^{[ 36 ]}ไมโครอาร์เอ็นเอเกิดขึ้นตามธรรมชาติ และโดยการใช้ประโยชน์จากเส้นทางภายในนี้ น่าจะสามารถบรรลุการลดการแสดงออกของยีนที่คล้ายกันได้ที่ความเข้มข้นของ siRNA ที่ได้ค่อนข้างต่ำ เพื่อลดผลกระทบที่ไม่จำเพาะเจาะจงให้น้อยที่สุด

การกำหนดเป้าหมายผิดพลาดเป็นความท้าทายอีกประการหนึ่งในการใช้ siRNA เป็นเครื่องมือในการลดการแสดงออกของยีน^{[ 32 ]}ในกรณีนี้ ยีนที่มีความสมบูรณ์ไม่สมบูรณ์จะถูกลดการแสดงออกโดยไม่ได้ตั้งใจโดย siRNA (ในทางปฏิบัติ siRNA ทำหน้าที่เหมือน miRNA) ซึ่งนำไปสู่ปัญหาในการตีความข้อมูลและอาจเกิดความเป็นพิษ อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้บางส่วนโดยการออกแบบการทดลองควบคุมที่เหมาะสม และปัจจุบันกำลังมีการพัฒนาอัลกอริทึมการออกแบบ siRNA เพื่อสร้าง siRNA ที่ปราศจากการกำหนดเป้าหมายผิดพลาด จากนั้นสามารถใช้การวิเคราะห์การแสดงออกทั่วทั้งจีโนม เช่น โดยเทคโนโลยีไมโครอาร์เรย์ เพื่อตรวจสอบสิ่งนี้และปรับปรุงอัลกอริทึมให้ดียิ่งขึ้น บทความปี 2006 จากห้องปฏิบัติการของAnastasia Khvorovaระบุว่าลำดับเบสยาว 6 หรือ 7 คู่จากตำแหน่งที่ 2 เป็นต้นไปใน siRNA จะตรงกับบริเวณ 3'UTR ในยีนที่กำหนดเป้าหมายผิดพลาด^{[ 37 ]}เครื่องมือทำนายผลนอกเป้าหมายของ siRNA มีให้บริการที่http://crdd.osdd.net/servers/aspsirna/asptar.phpและเผยแพร่เป็นแหล่งข้อมูล ASPsiRNA ^{[ 2 ]}

RNA ธรรมดาอาจเป็นสารกระตุ้นภูมิคุ้มกันที่ไม่ดี แต่สามารถสร้างแอนติบอดีต่อต้านสารประกอบ RNA-โปรตีนได้ง่าย โรคภูมิต้านตนเองหลายชนิดพบแอนติบอดีประเภทนี้ ยังไม่มีรายงานเกี่ยวกับแอนติบอดีต่อต้าน siRNA ที่จับกับโปรตีน วิธีการส่ง siRNA บางวิธีจะเชื่อมต่อโพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG) เข้ากับโอลิโกนิวคลีโอไทด์เพื่อลดการขับถ่ายและปรับปรุงครึ่งชีวิตในกระแสเลือด อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ การทดลองระยะที่ 3 ขนาดใหญ่ของ aptamer RNA ที่มี PEG ต่อต้านแฟคเตอร์ IX ต้องถูกยุติโดย Regado Biosciences เนื่องจาก ปฏิกิริยา แพ้ รุนแรง ต่อส่วน PEG ของ RNA ปฏิกิริยานี้ทำให้เสียชีวิตในบางกรณีและก่อให้เกิดความกังวลอย่างมากเกี่ยวกับการส่ง siRNA เมื่อเกี่ยวข้องกับโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่มี PEG ^{[ 38 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การถ่ายทอด siRNA เข้าสู่เซลล์จะลดการแสดงออกของยีนหลายตัว อย่างไรก็ตาม ยังพบการเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของยีนด้วย การเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของยีนสามารถอธิบายได้บางส่วนจากเป้าหมายยีนที่คาดการณ์ไว้ของ miRNA ภายในเซลล์ การวิเคราะห์เชิงคำนวณของการทดลองถ่ายทอด siRNA มากกว่า 150 ครั้งสนับสนุนแบบจำลองที่ siRNA ภายนอกสามารถทำให้กลไก RNAi ภายในเซลล์อิ่มตัว ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยการยับยั้งของยีนที่ถูกควบคุมโดย miRNA ภายในเซลล์^{[ 39 ]}ดังนั้น ในขณะที่ siRNA สามารถสร้างผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์นอกเป้าหมายได้ เช่น การลดการแสดงออกของ mRNA โดยไม่ตั้งใจผ่านการจับคู่ลำดับบางส่วนระหว่าง siRNA และเป้าหมาย การอิ่มตัวของกลไก RNAi เป็นผลกระทบที่ไม่เฉพาะเจาะจงอีกประการหนึ่ง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยการยับยั้งของยีนที่ถูกควบคุมโดย miRNA และส่งผลให้เกิดปัญหาที่คล้ายกันในการตีความข้อมูลและความเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้น^{[ 40 ]}

siRNA ได้รับการดัดแปลงทางเคมีเพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการรักษา RNA รบกวนขนาดสั้น (siRNA) ต้องถูกส่งไปยังตำแหน่งที่ออกฤทธิ์ในเซลล์ของเนื้อเยื่อเป้าหมายเพื่อให้ RNAi บรรลุผลในการรักษา ฐานข้อมูลโดยละเอียดของการดัดแปลงทางเคมีดังกล่าวทั้งหมดได้รับการดูแลด้วยตนเองในชื่อsiRNAmodในเอกสารทางวิทยาศาสตร์^{[ 41 ]}การดัดแปลงทางเคมีของ siRNA อาจส่งผลให้สูญเสียความจำเพาะของนิวคลีโอไทด์เดี่ยวโดยไม่ได้ตั้งใจ^{[ 42 ]}

ด้วยความสามารถในการยับยั้งยีนที่สนใจได้อย่างแท้จริงRNAiผ่าน siRNA จึงได้รับความสนใจอย่างมากทั้งในชีววิทยาพื้นฐาน^{[ 43 ]}และชีววิทยาประยุกต์^{[ 44 ]}

หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการบำบัดด้วย siRNA และ RNAi คือการส่งเข้าสู่เซลล์^{[ 45 ]} siRNA ยังมีความเสถียรต่ำและมีพฤติกรรมทางเภสัชจลนศาสตร์ ที่ไม่ดี ^{[ 46 ]}การส่ง siRNA ผ่านอนุภาคนาโนมีแนวโน้มที่ดี^{[ 45 ]}โอลิโก siRNA ในร่างกายมีความเสี่ยงต่อการย่อยสลายโดยเอนโดนิวคลีเอสและเอ็กโซนิวคลีเอสใน พลาสมาและเนื้อเยื่อ ^{[ 47 ]}และแสดงให้เห็นประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยในบริเวณการส่งยาเฉพาะที่ เช่น ดวงตาของมนุษย์^{[ 48 ]}การส่ง DNA บริสุทธิ์ไปยังสิ่งมีชีวิตเป้าหมายเป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากขนาดและโครงสร้างที่ใหญ่ของมันทำให้ไม่สามารถแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่าย[ 45 ^{]โอลิ}โก siRNA แก้ปัญหานี้ได้เนื่องจากมีขนาดเล็กเพียง 21-23 โอลิโก^{[ 49 ]}ทำให้สามารถส่งผ่านยานพาหนะส่งยาขนาดนาโนที่เรียกว่านาโนเวกเตอร์ได้^{[ 48 ]}

นาโนเวกเตอร์ที่ดีสำหรับการส่ง siRNA ควรปกป้อง siRNA จากการเสื่อมสภาพ เพิ่มความเข้มข้นของ siRNA ในอวัยวะเป้าหมาย และอำนวยความสะดวกในการดูดซึม siRNA เข้าสู่เซลล์^{[ 47 ]}นาโนเวกเตอร์ siRNA หลักๆ มี 3 กลุ่ม ได้แก่ แบบใช้ไขมัน แบบอินทรีย์ที่ไม่ใช้ไขมัน และแบบอนินทรีย์^{[ 47 ]} นาโนเวกเตอร์แบบใช้ ไขมันนั้นยอดเยี่ยมสำหรับการส่ง siRNA ไปยังเนื้องอกแข็ง^{[ 47 ]}แต่โรคมะเร็งอื่นๆ อาจต้องการนาโนเวกเตอร์อินทรีย์ที่ไม่ใช้ไขมันที่แตกต่างกัน เช่นอนุภาคนาโนแบบใช้ไซโคล เดกซ์ทริน ^{[ 47 ] [ 50 ]}

siRNA ที่ส่งผ่านอนุภาคนาโนที่ใช้ไขมันเป็นฐานได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีศักยภาพในการรักษาความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลาง ( CNS) ^{[ 51 ]} ความผิดปกติ ของระบบประสาทส่วนกลางไม่ใช่เรื่องแปลก แต่สิ่งกีดขวางเลือดสมอง (BBB) ​​มักจะปิดกั้นการเข้าถึงของยาที่อาจใช้ในการรักษาไปยังสมอง[ ^{51 ] siRNA}ที่กำหนดเป้าหมายและปิดการทำงานของโปรตีนขับออกบนพื้นผิว BBB ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำให้การซึมผ่านของ BBB เพิ่มขึ้น^{[ 51 ]} siRNA ที่ส่งผ่านอนุภาคนาโนที่ใช้ไขมันเป็นฐานสามารถข้าม BBB ได้อย่างสมบูรณ์^{[ 51 ]}

ปัญหาใหญ่ในการส่ง siRNA คือปัญหาการกำหนดเป้าหมายผิด^{[ 45 ] [ 48 ]}เนื่องจากยีนถูกอ่านในทั้งสองทิศทาง จึงมีความเป็นไปได้ที่แม้ว่าสาย siRNA แอนติเซนส์ที่ตั้งใจไว้จะถูกอ่านและกำจัด mRNA เป้าหมาย สาย siRNA เซนส์อาจกำหนดเป้าหมายโปรตีนอื่นที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่อื่น^{[ 52 ]}

ผลการทดลองระยะที่ 1 ของการทดลอง RNAi บำบัดสองครั้งแรก (ระบุสำหรับโรคจอประสาทตาเสื่อมตามอายุหรือ AMD) รายงานเมื่อปลายปี 2548 ว่า siRNA ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดีและมีคุณสมบัติทางเภสัชจลนศาสตร์ที่เหมาะสม^{[ 53 ]}

ในการทดลองทางคลินิกเฟส 1 ผู้ป่วยมะเร็งระยะลุกลามที่แพร่กระจายไปยังตับ จำนวน 41 ราย ได้ รับ RNAiที่ส่งผ่านทางอนุภาคไขมันนาโน RNAi ดังกล่าวมีเป้าหมายที่ยีน 2 ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนสำคัญในการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็ง ได้แก่ ปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือด ( VEGF ) และโปรตีนไคเนซินสปินเดิล ( KSP ) ผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทางคลินิก โดยมะเร็งมีเสถียรภาพหลังจาก 6 เดือน หรือมีการถดถอยของการแพร่กระจายในผู้ป่วยบางราย การวิเคราะห์ ทางเภสัชพลศาสตร์ของ ตัวอย่างชิ้น เนื้อจากผู้ป่วยเผยให้เห็นการมีอยู่ของโครงสร้าง RNAi ในตัวอย่าง ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าโมเลกุลไปถึงเป้าหมายที่ตั้งใจไว้^{[ 54 ] [ 55 ]}

การทดลองพิสูจน์แนวคิดบ่งชี้ว่า siRNA ที่กำหนดเป้าหมายอีโบลาอาจมีประสิทธิภาพในการป้องกันหลังการสัมผัสเชื้อในมนุษย์ โดยลิงที่ไม่ใช่มนุษย์ 100% รอดชีวิตจากปริมาณเชื้ออีโบลาสายพันธุ์ Zaire ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ร้ายแรงที่สุด^{[ 56 ]}

ปัจจุบัน SiRNA ถูกสังเคราะห์ทางเคมี ดังนั้นจึงถูกจัดประเภทตามกฎหมายในสหภาพยุโรปและสหรัฐอเมริกาว่าเป็นผลิตภัณฑ์ยาธรรมดา แต่เนื่องจาก siRNA ที่ได้รับการดัดแปลงทางชีวภาพ (BERAs) กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา จึงจะถูกจัดประเภทเป็นผลิตภัณฑ์ยาชีวภาพ อย่างน้อยก็ในสหภาพยุโรป การพัฒนาเทคโนโลยี BERAs ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับการจัดประเภทของยาที่มีกลไกการออกฤทธิ์เดียวกัน แต่ผลิตขึ้นทางเคมีหรือทางชีวภาพ ความไม่สอดคล้องกันนี้ควรได้รับการแก้ไข^{[ 57 ]}

การแทรกแซง RNA (RNAi) มีศักยภาพอย่างมากในการนำมาใช้ในการรักษาเพื่อปิดการทำงานของยีนใดๆ ได้อย่างย้อนกลับได้ เพื่อให้ RNAi บรรลุศักยภาพในการรักษาได้นั้น RNA ขนาดเล็กที่แทรกแซง (siRNA) จะต้องถูกส่งไปยังบริเวณที่ออกฤทธิ์ในเซลล์ของเนื้อเยื่อเป้าหมาย แต่การค้นหากลไกการส่งที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการบรรลุศักยภาพอย่างเต็มที่ของการบำบัดด้วย siRNA siRNA ที่ไม่ได้รับการดัดแปลงนั้นไม่เสถียรในกระแสเลือด มีศักยภาพที่จะก่อให้เกิดภูมิคุ้มกันและยากที่จะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่าย^{[ 58 ]}  ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและ/หรือเครื่องมือในการส่งเพื่อถ่ายโอน siRNA ไปยังบริเวณที่ออกฤทธิ์ได้อย่างปลอดภัย^{[ 58 ]} มีเทคนิคการส่ง siRNA หลักๆ สามวิธีที่แตกต่างกันในด้านประสิทธิภาพและความเป็นพิษ

ในเทคนิคนี้ siRNA จะต้องได้รับการออกแบบเพื่อต่อต้านยีนเป้าหมายก่อน เมื่อ siRNA ได้รับการกำหนดค่าเพื่อต่อต้านยีนแล้ว จะต้องส่ง siRNA นั้นอย่างมีประสิทธิภาพผ่านโปรโตคอลการถ่ายโอนยีน การส่งมอบมักทำโดยใช้ไลโปโซมประจุบวก อนุภาคนาโนโพลีเมอร์ และการเชื่อมต่อลิปิด^{[ 59 ]}วิธีนี้มีข้อดีคือสามารถส่ง siRNA ไปยังเซลล์ได้หลายประเภท มีประสิทธิภาพและความสามารถในการทำซ้ำสูง และมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ สารเคมีเชิงพาณิชย์ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการถ่ายโอน siRNA คือLipofectamineและ Neon Transfection อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่สามารถใช้ได้กับเซลล์ทุกประเภทและมีประสิทธิภาพในร่างกายต่ำ^{[ 60 ] [ 61 ]}

มีการใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อส่ง siRNA เข้าสู่เซลล์ด้วยเช่นกัน เยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดซึ่งทำให้ไวต่อสนามไฟฟ้า เมื่อมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่รวดเร็วแต่ทรงพลัง โมเลกุลของลิปิดจะจัดเรียงตัวใหม่พร้อมกับเกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสทางความร้อนเนื่องจากความร้อน ส่งผลให้เกิดรูพรุนที่ชอบน้ำและการรบกวนเฉพาะจุดในชั้นลิปิดของเยื่อหุ้มเซลล์ และการสูญเสียการซึมผ่าน ชั่วคราว ซึ่งทำให้สารภายในเซลล์ (ไอออน เมตาบอไลต์ ฯลฯ) สามารถหลุดออกไปได้ เช่นเดียวกับการดูดซึมยา โพรบโมเลกุล และกรดนิวคลีอิก

สำหรับเซลล์ที่ยากต่อการถ่ายทอดการใช้กระแสไฟฟ้าเป็นวิธีการที่มีข้อดี อย่างไรก็ตาม เซลล์อาจตายได้ง่ายกว่าด้วยเทคนิคนี้ วิธีนี้ถูกนำมาใช้ในการส่ง siRNA ที่กำหนดเป้าหมาย VEGF เข้าไปในเนื้องอกที่ปลูกถ่ายในหนูเปลือย ซึ่งส่งผลให้การเจริญเติบโตของเนื้องอกถูกยับยั้งอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 62 ]}

โดยทั่วไปแล้ว ผลกระทบของการปิดกั้นยีนของ siRNA ที่ออกแบบและถ่ายโอนเข้าไปนั้นเป็นเพียงชั่วคราว แต่ความยากลำบากนี้สามารถเอาชนะได้ด้วยวิธีการ RNAi การส่ง siRNA นี้จากแม่แบบ DNA สามารถทำได้ผ่านเวกเตอร์ไวรัสลูกผสมหลายชนิดที่ใช้เรโทรไวรัส อะดีโนแอสโซซิเอตไวรัสอะดีโนไวรัสและเลนติไวรัส [ ^{63 ] จาก}งานวิจัยเบื้องต้นในปี 2549 ไวรัสชนิดหลังนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการส่ง siRNA ไปยังเซลล์เป้าหมายอย่างเสถียร เนื่องจากสามารถใช้ในการถ่ายทอดไปยังเซลล์ที่ไม่แบ่งตัวได้ เช่นเดียวกับการกำหนดเป้าหมายไปยังนิวเคลียสโดยตรง^{[ 64 ]}เวกเตอร์ไวรัสเฉพาะเหล่านี้ได้รับการสังเคราะห์ขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการส่ง siRNA ที่ไม่สามารถถ่ายโอนเข้าไปในเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในบางกรณี เวกเตอร์ไวรัสสังเคราะห์สามารถรวม siRNA เข้ากับจีโนมของเซลล์ได้ ซึ่งช่วยให้มีการแสดงออกของ siRNA อย่างเสถียรและการยับยั้งการแสดงออกของยีนในระยะยาว เทคนิคนี้มีข้อดีคือเป็น วิธีการ ในร่างกายและอาจมีประสิทธิภาพสำหรับเซลล์ที่ยากต่อการถ่ายทอดสารพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม ปัญหาเกิดขึ้นเนื่องจากอาจกระตุ้นการตอบสนองต่อต้านไวรัสในเซลล์บางชนิด นำไปสู่ผลกระทบที่ก่อให้เกิดการกลายพันธุ์และภูมิคุ้มกัน

วิธีนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีศักยภาพในการนำไปใช้ในการปิดการทำงานของยีนในระบบประสาทส่วนกลาง เช่น ในการรักษาโรคฮันติงตัน^{[ 65 ]}

หนึ่งทศวรรษหลังจากการค้นพบ กลไก RNAiในปี 1993 ภาคเภสัชกรรมได้ลงทุนอย่างมากในการวิจัยและพัฒนาการบำบัดด้วย siRNA การบำบัดนี้มีข้อดีหลายประการเหนือกว่าโมเลกุลขนาดเล็กและแอนติบอดี สามารถให้ยาได้ทุกไตรมาสหรือทุกหกเดือน ข้อดีอีกประการหนึ่งคือ ต่างจากโมเลกุลขนาดเล็กและแอนติบอดีโมโนโคลนอลที่ต้องจดจำโครงสร้างเฉพาะของโปรตีน siRNA ทำงานโดย การจับคู่เบสแบบ Watson-Crickกับ mRNA ดังนั้น โมเลกุลเป้าหมายใดๆ ที่ต้องการการรักษาด้วยความสัมพันธ์และความจำเพาะสูงสามารถเลือกได้หากมีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ถูกต้อง^{[ 46 ]}หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดที่นักวิจัยต้องเอาชนะคือการระบุและสร้างระบบนำส่งที่การบำบัดจะเข้าสู่ร่างกาย และระบบภูมิคุ้มกันมักเข้าใจผิดว่าการบำบัดด้วย RNAi เป็นเศษซากของเชื้อโรค ซึ่งสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันได้^{[ 4 ]}แบบจำลองสัตว์ไม่ได้แสดงถึงระดับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่พบในมนุษย์อย่างแม่นยำ และแม้จะมีความหวังในการรักษา นักลงทุนก็ถอนตัวออกจาก RNAi ^{[ 4 ]}

อย่างไรก็ตาม มีบริษัทไม่กี่แห่งที่ยังคงพัฒนาการบำบัดด้วย RNAi สำหรับมนุษย์ต่อไป บริษัทAlnylam Pharmaceuticals , Sirna Therapeuticsและ Dicerna Pharmaceuticals เป็นเพียงบางส่วนของบริษัทที่ยังคงทำงานเพื่อนำการบำบัดด้วย RNAi ออกสู่ตลาด มีการเรียนรู้ว่าการบำบัดด้วย siRNA เกือบทั้งหมดที่ให้ทางกระแสเลือดจะสะสมอยู่ในตับ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเป้าหมายยาในระยะแรกส่วนใหญ่จึงเป็นโรคที่ส่งผลกระทบต่อตับ การพัฒนาอย่างต่อเนื่องยังช่วยให้เห็นถึงการปรับปรุงองค์ประกอบทางเคมีของ โมเลกุล RNAเพื่อลดการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน ส่งผลให้มีผลข้างเคียงน้อยหรือไม่เกิดเลย^{[ 66 ]}ด้านล่างนี้คือการบำบัดที่ได้รับการอนุมัติหรือการบำบัดที่อยู่ในระหว่างการพัฒนา

ในปี 2018 บริษัท Alnylam Pharmaceuticalsเป็นบริษัทแรกที่ได้รับการอนุมัติจากFDA สำหรับการรักษาด้วย siRNA Onpattro (patisiran) ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในการรักษาโรคเส้นประสาทอักเสบหลายเส้นจาก ภาวะอะไมลอยโดซิสที่เกิดจากกรรมพันธุ์ของโปรตีนทรานส์ไทเรติน (hATTR) ในผู้ใหญ่ hATTR เป็นโรคหายากที่ทำให้ร่างกายอ่อนแอลงเรื่อยๆ ในระหว่างภาวะอะไมลอยโดซิส hATTR โปรตีนทรานส์ไทเรติน (TTR) ที่พับตัวผิดรูปจะสะสมอยู่ในช่องว่างนอกเซลล์ ภายใต้สภาวะการพับตัวปกติ โปรตีน TTR แบบเตตระเมอร์จะประกอบด้วยโมโนเมอร์สี่ตัว ภาวะอะไมลอยโดซิส hATTR เกิดจากความผิดปกติหรือการกลายพันธุ์ในยีนทรานส์ไทเรติน (TTR) ซึ่งถ่ายทอดทางกรรมพันธุ์ การเปลี่ยนแปลงเพียงกรดอะมิโนเดียวก็ทำให้โปรตีนทรานส์ไทเรตินแบบเตตระเมอร์เปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้โปรตีนทรานส์ไทเรตินแบบเตตระเมอร์ไม่เสถียรและรวมตัวกันเป็นโมโนเมอร์ ก่อตัวเป็นคราบอะไมลอยด์นอกเซลล์ที่ไม่ละลายน้ำ การสะสมของอะไมลอยด์ในระบบอวัยวะต่างๆ ทำให้เกิดโรคกล้ามเนื้อหัวใจ โรคเส้นประสาทอักเสบ และความผิดปกติของระบบทางเดินอาหาร ส่งผลกระทบต่อผู้คน 50,000 คนทั่วโลก ในการส่งยาไปยังตับโดยตรง siRNA จะถูกห่อหุ้มด้วยอนุภาคไขมันนาโน โมเลกุล siRNA จะหยุดการผลิตโปรตีนอะไมลอยด์โดยการรบกวนการผลิต RNA ของโปรตีน TTR ที่ผิดปกติ ซึ่งจะป้องกันการสะสมของโปรตีนเหล่านี้ในอวัยวะต่างๆ ของร่างกายและช่วยให้ผู้ป่วยจัดการกับโรคนี้ได้^{[ 67 ] [ 68 ]}

ตามธรรมเนียมแล้ว การปลูกถ่ายตับถือเป็นการรักษามาตรฐานสำหรับโรคอะไมลอยโดซิสทรานส์ไทเรตินทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพอาจมีข้อจำกัดเนื่องจากการสะสมของอะไมลอยด์ทรานส์ไทเรตินชนิดป่าอย่างต่อเนื่องหลังการปลูกถ่าย นอกจากนี้ยังมียาโมเลกุลขนาดเล็กที่ช่วยบรรเทาอาการได้ชั่วคราว ก่อนที่ Onpattro จะวางจำหน่าย ตัวเลือกการรักษาสำหรับ hATTR นั้นมีจำกัด หลังจากที่ Onpattro ได้รับการอนุมัติ FDA ได้มอบสถานะการบำบัดแบบก้าวหน้า (Breakthrough Therapy Designation) ให้แก่ Alnylam ซึ่งมอบให้แก่ยาที่มีจุดประสงค์เพื่อรักษาภาวะร้ายแรงและเป็นการปรับปรุงที่สำคัญเหนือการรักษาที่มีอยู่ นอกจากนี้ยังได้รับสถานะยารักษาโรคหายาก (Orphan Drug Designation) ซึ่งมอบให้แก่การรักษาที่มีจุดประสงค์เพื่อรักษาภาวะที่ส่งผลกระทบต่อผู้คนน้อยกว่า 200,000 คนได้อย่างปลอดภัย^{[ 69 ]}

นอกจาก Onpattro แล้ว ยังมีการค้นพบยาบำบัดด้วยการแทรกแซง RNA อีกตัวหนึ่ง (Partisiran) ซึ่งมีคุณสมบัติในการยับยั้งการสังเคราะห์ทรานส์ไทเรตินในตับ โดยเป้าหมาย mRNA จะถูกตัดออกโดย RNA รบกวนขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับคอมเพล็กซ์การปิดกั้นที่เกิดจาก RNA Patisiran ซึ่งเป็นยาบำบัด RNAi ที่อยู่ระหว่างการวิจัย ใช้กระบวนการนี้เพื่อลดการผลิตทรานส์ไทเรตินกลายพันธุ์และทรานส์ไทเรตินชนิดปกติโดยการตัดบริเวณ 3-untranslated region ของ mRNA ของทรานส์ไทเรติน^{[ 70 ]}

ในปี 2019 องค์การอาหารและยา (FDA) ได้อนุมัติการรักษาด้วย RNAi ตัวที่สอง คือGivlaari (givosiran)ซึ่งใช้รักษาโรคตับอักเสบเฉียบพลันชนิดพอร์ฟิเรีย (AHP) โรคนี้เกิดจากการสะสมของโมเลกุลพอร์โฟบิลิโนเจน (PBG) ที่เป็นพิษ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสร้างฮีม โมเลกุลเหล่านี้สะสมอยู่ในอวัยวะต่างๆ และอาจนำไปสู่อาการหรือการกำเริบของ AHP ได้

Givlaari เป็นยา siRNA ที่ควบคุมการแสดงออกของเอนไซม์aminolevulinic acid synthase 1 (ALAS1) ซึ่งเป็นเอนไซม์ในตับที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนแรกในการผลิตฮีม การควบคุมการแสดงออกของ ALAS1 ช่วยลดระดับของสารตัวกลางที่เป็นพิษต่อระบบประสาทซึ่งเป็นสาเหตุของอาการ AHP ^{[ 46 ]}

การวิจัยหลายปีนำไปสู่ความเข้าใจที่มากขึ้นเกี่ยวกับการบำบัดด้วย siRNA นอกเหนือจากที่ส่งผลต่อตับ ณ ปี 2019 Alnylam Pharmaceuticals มีส่วนร่วมในการบำบัดที่อาจรักษา โรค อะไมลอยโดซิสและโรคระบบประสาทส่วนกลาง เช่นโรคฮันติงตันและโรคอัลไซเมอร์ [ ^{4 ] พวก}เขายังได้ร่วมมือกับRegeneron Pharmaceuticalsเพื่อพัฒนาการบำบัดสำหรับโรคระบบประสาทส่วนกลาง โรคตา และโรคตับ

ณ ปี 2020 ONPATTRO และ GIVLAARI พร้อมใช้งานสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ และ siRNA สองตัว ได้แก่lumasiran (ALN-GO1) และinclisiranได้ถูกยื่นขอขึ้นทะเบียนเป็นยาใหม่ต่อ FDA แล้ว siRNA หลายตัวกำลังอยู่ระหว่างการศึกษาทางคลินิกระยะที่ 3 และผู้สมัครอีกหลายรายอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเบื้องต้น^{[ 46 ]}ในปี 2020 Alnylam และ Vir pharmaceuticals ได้ประกาศความร่วมมือและเริ่มทำงานเกี่ยวกับการบำบัดด้วย RNAi เพื่อรักษาผู้ป่วย COVID-19 ที่มีอาการรุนแรง^{[ 71 ]}

บริษัทอื่นๆ ที่ประสบความสำเร็จในการพัฒนายา siRNA ได้แก่ Dicerna Pharmaceuticals ซึ่งร่วมมือกับEli Lilly and CompanyและArrowhead Pharmaceuticalsซึ่งร่วมมือกับJohnson and Johnsonบริษัทเภสัชกรรมขนาดใหญ่อื่นๆ เช่นAmgenและAstraZenecaก็ได้ลงทุนอย่างมากในยา siRNA เช่นกัน เนื่องจากมองเห็นศักยภาพความสำเร็จในด้านยาชีวภาพนี้^{[ 72 ]}

ข้อมูลต่อไปนี้ส่วนใหญ่เป็นแหล่งข้อมูลทุติยภูมิที่เพิ่งค้นพบใหม่ ซึ่งนำเสนอเป็นเนื้อหาเพิ่มเติมที่น่าเชื่อถือเพื่อสนับสนุนบทความนี้

• Ozata DM, Gainetdinov I, Zoch A, Phillip D, Zamore PD (2019). "PIWI-Interacting RNAs: Small RNAs With Big Functions" (PDF) . Nature Reviews Genetics . 20 (2): 89– 108. doi : 10.1038/s41576-018-0073-3 . PMID  30446728 . S2CID  53565676 .แหล่งข้อมูลทุติยภูมิ, 2019

• Marc S, Weinberg; Kevin V, Morris (สิงหาคม 2016). "การปิดการทำงานของยีนในระดับการถอดรหัสในมนุษย์" . Nucleic Acids Research . 44 (14): 6505– 6517. doi : 10.1093/nar/gkw139 . PMC  5001580 . PMID  27060137 .แหล่งข้อมูลทุติยภูมิ, 2016

• Carthew RW, Sontheimer EJ (กุมภาพันธ์ 2009). "ต้นกำเนิดและกลไกของ miRNA และ siRNA" . Cell . 136 (4): 642– 55. doi : 10.1016/j.cell.2009.01.035 . PMC  2675692 . PMID  19239886 . สืบค้นเมื่อ20 พฤษภาคม 2026 .แหล่งข้อมูลทุติยภูมิ, 2009

• Hannon GJ, Rossi JJ (กันยายน 2547). "การปลดล็อกศักยภาพของจีโนมมนุษย์ด้วยการแทรกแซงอาร์เอ็นเอ" Nature . 431 (7006): 371– 8. Bibcode : 2004Natur.431..371H . doi : 10.1038/nature02870 . PMID  15372045 . S2CID  4410723 .แหล่งข้อมูลทุติยภูมิ, 2004

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับอาร์เอ็นเอแทรกแซงขนาดเล็ก (Small interfering RNA )