Werking & Voordelen van siRNA

[silentsnow]

Ongeveer vijf jaar geleden werd er in de wetenschappelijke wereld een ontdekking gedaan die voor veel opschudding zorgde. "RNA Interference" was, zonder twijfel, de grootste ontdekking sinds de ruim vijfentwintig jaar oude PCR (Polymerase Chain Reaction) techniek. Maar totop de dag van vandaag heeft men de voordelen die deze techniek met zich meebrengt nog niet kunnen toepassing in de medische wereld. Men heeft de laatste vijf jaar veel vooruitgang geboekt op het gebied van RNA Interference, maar de droom dat siRNA daadwerkelijk ziektes kan voorkomen of genezen lijkt verder weg dan eerst gedacht. Een teleurstelling als je het mij vraagt.

RNAi (RNA interference) is een methode waarmee een cell een bepaald gen kan onderdrukken. Doordat RNAi een bepaalde sequentie in het mRNA molecuul herkent, kan die sequentie onderdrukt worden. Als deze sequentie toevallig (of met opzet) onderdeel is van een bepaald gen, de gen zelf is of deels deel uitmaakt van een gen, dan heeft dit tot gevolg dat de werking van dit gen dermate is aangetast dat het een heel ander of geen eiwit maakt.

RNAi is overigens niet een methode die door wetenschappers is bedacht, verschillende soorten/vormen RNAi vind je namelijk terug in sommige planten, dieren, bacterieen en schimmels. Die organismen gebruiken de methode voor virus bestrijding, gen regulatie en misschien nog wel andere doeleinden.

siRNA (small-interfering RNA) is een vorm van RNAi. Door een dsRNA (double-stranded RNA) in een cell toe te voegen zal het enzym "Dicer" (een RNase III) de dsRNA in siRNA (siRNA is een groep van oligonucleotides met een grootte van 19, 20, 21, 22 of 23 nucleotiden) hakken. Deze siRNA complexen binden zich vervolgens met RISC (RNA-Induced Silencing Complex). Na de activering van RISC zal het geheel een specifieke mRNA sequentie opzoeken waarmee de siRNA kan binden. Hierna zorgt RISC voor de degradatie van de mRNA

RNAi is dus een methode die zeer veel aandacht krijgt aangezien de resultaten bijna fenomenaal zijn. Men kan met behulp van RNAi een gen onderdrukken en hiermee een virus uitschakelen, of vijandige RNA uit de cel weren. In dierlijke cellen lijkt het allemaal wat moeilijker aangezien je al snel met het immuunsysteem te maken krijgt, maar gezien de recente ontdekkingen lijkt het meer een kwestie van tijd voordat we ook die barriere hebben doorbroken.

Vragen, opmerking of ideeen met betrekking tot deze vrij nieuwe tak in microbiologie zijn welkom. Ik zal alvast de eerste vraag stellen (de motovatie achter dit topic):

Zal men met behulp van RNA interference echt specifieke anti-virussen kunnen ontwerpen en fabriceren? Of is dit eigenlijk allemaal wishful thinking? En kan het zijn dat menig virus zich ook hierop zal aanpassen zoals we zovaak zien?

[Verwijderd]

Ongeveer vijf jaar geleden werd er in de wetenschappelijke wereld een ontdekking gedaan die voor veel opschudding zorgde. "RNA Interference" was, zonder twijfel, de grootste ontdekking sinds de ruim vijfentwintig jaar oude PCR (Polymerase Chain Reaction) techniek. Maar totop de dag van vandaag heeft men de voordelen die deze techniek met zich meebrengt nog niet kunnen toepassing in de medische wereld. Men heeft de laatste vijf jaar veel vooruitgang geboekt op het gebied van RNA Interference, maar de droom dat siRNA daadwerkelijk ziektes kan voorkomen of genezen lijkt verder weg dan eerst gedacht. Een teleurstelling als je het mij vraagt.

Misschien wel een beetje demagogisch gesteld het lijkt me dat de ontdekking en klonering van GFP, Automatische sequencing, TAC's, de FASTA en BLAST-algorithmes om sequenties te alignen, en niet te vergeten de enorme genoom-, eiwit- en structuurdatabases, toch op zijn minst wel meedoen voor de titel van grootste ontdekking in de moleculaire biologie

RNAi (RNA interference) is een methode waarmee een cell een bepaald gen kan onderdrukken. Doordat RNAi een bepaalde sequentie in het mRNA molecuul herkent, kan die sequentie onderdrukt worden. Als deze sequentie toevallig (of met opzet) onderdeel is van een bepaald gen, de gen zelf is of deels deel uitmaakt van een gen, dan heeft dit tot gevolg dat de werking van dit gen dermate is aangetast dat het een heel ander of geen eiwit maakt.

RNAi is overigens niet een methode die door wetenschappers is bedacht, verschillende soorten/vormen RNAi vind je namelijk terug in sommige planten, dieren, bacterieen en schimmels. Die organismen gebruiken de methode voor virus bestrijding, gen regulatie en misschien nog wel andere doeleinden.

siRNA (small-interfering RNA) is een vorm van RNAi. Door een dsRNA (double-stranded RNA) in een cell toe te voegen zal het enzym "Dicer" (een RNase III) de dsRNA in siRNA (siRNA is een groep van oligonucleotides met een grootte van 19, 20, 21, 22 of 23 nucleotiden) hakken. Deze siRNA complexen binden zich vervolgens met RISC (RNA-Induced Silencing Complex). Na de activering van RISC zal het geheel een specifieke mRNA sequentie opzoeken waarmee de siRNA kan binden. Hierna zorgt RISC voor de degradatie van de mRNA

RNAi is dus een methode die zeer veel aandacht krijgt aangezien de resultaten bijna fenomenaal zijn. Men kan met behulp van RNAi een gen onderdrukken en hiermee een virus uitschakelen, of vijandige RNA uit de cel weren. In dierlijke cellen lijkt het allemaal wat moeilijker aangezien je al snel met het immuunsysteem te maken krijgt, maar gezien de recente ontdekkingen lijkt het meer een kwestie van tijd voordat we ook die barriere hebben doorbroken.

Vragen, opmerking of ideeen met betrekking tot deze vrij nieuwe tak in microbiologie zijn welkom. Ik zal alvast de eerste vraag stellen (de motovatie achter dit topic):

Zal men met behulp van RNA interference echt specifieke anti-virussen kunnen ontwerpen en fabriceren? Of is dit eigenlijk allemaal wishful thinking? En kan het zijn dat menig virus zich ook hierop zal aanpassen zoals we zovaak zien?

Het eerste probleem waar je met RNAi tegenaan loopt is dat de resultaten kwantitatief gezien niet erg reproduceerbaar zijn. Voor mijn eigen onderzoek hebben we RNAi gebruikt om een intermediair fenotype voor een bepaald eiwit te verkrijgen, maar per experiment verschilde het fenotype van wildtype tot complete knockout. Vandaar dat we nu toch de langzame methode maar volgen, het maken van een serie zwakke allelen...

Wat betreft medische toepassingen: Het lijkt me dat je dan met hetzelfde probleem te maken krijgt, maar ik ben niet zo medisch gericht dus daar kan ik weinig over zeggen. De betrouwbaarheid zal iig nog flink omhoog moeten wil je er iets mee kunnen, dat is voor de medische wereld zeker een vereiste. Er kleven in ieder geval zeker meer haken en ogen aan dan je in eerste instantie zou zeggen.

Overigens: Vergeet niet dat bij elke ontdekking meteen een medische toepassing gezocht wordt om de geldschieters zo gek te krijgen dat ze met veel geld voor vervolgonderzoek over de brug komen. Zou me niks verbazen als om die reden in die tijd de medische toepassing zo breed uitgelicht werd

[ Voor 5% gewijzigd door Verwijderd op 30-09-2003 08:52 ]

[Gir]

silentsnow schreef op 30 September 2003 @ 02:32:
Vragen, opmerking of ideeen met betrekking tot deze vrij nieuwe tak in microbiologie zijn welkom. Ik zal alvast de eerste vraag stellen (de motovatie achter dit topic):

Zal men met behulp van RNA interference echt specifieke anti-virussen kunnen ontwerpen en fabriceren? Of is dit eigenlijk allemaal wishful thinking? En kan het zijn dat menig virus zich ook hierop zal aanpassen zoals we zovaak zien?

Ik denk niet dat het erg efficiente weg is om een eiwit wat je niet gevormd wilt hebben bij RNA te blokkeren, er wordt namelijk onnoemelijk veel RNA gevormd, en dat bestaat ook nog eens heel kort. Het lijkt me efficienter om het DNA wat gebruikt wordt voor het aflezen van het ongewenste eiwit te blokkeren. Van het schuldige gen bestaat er maar een, terwijl je van een zo'n gen onnoemelijk veel RNA gevormd krijgt bij de transcriptie (biochemie begint alweer weg te zakken ).

[ Voor 27% gewijzigd door Gir op 30-09-2003 17:14 . Reden: typo ]

[Lord Daemon]

Verwijderd schreef op 30 September 2003 @ 08:50:
Misschien wel een beetje demagogisch gesteld het lijkt me dat de ontdekking en klonering van GFP, Automatische sequencing, TAC's, de FASTA en BLAST-algorithmes om sequenties te alignen, en niet te vergeten de enorme genoom-, eiwit- en structuurdatabases, toch op zijn minst wel meedoen voor de titel van grootste ontdekking in de moleculaire biologie

Nog afgezien van het feit dat de topicstarter zijn claim helemaal niet beperkt tot de moleculaire biologie.

[Verwijderd]

Ik denk niet dat het erg efficiente weg is om een eiwit wat je niet gevormd wilt hebben bij RNA te blokkeren, er wordt namelijk onnoemelijk veel RNA gevormd, en dat bestaat ook nog eens heel kort. Het lijkt me efficienter om het DNA wat gebruikt wordt voor het aflezen van het ongewenste eiwit te blokkeren. Van het schuldige gen bestaat er maar een, terwijl je van een zo'n gen onnoemelijk veel RNA gevormd krijgt bij de transcriptie (biochemie begint alweer weg te zakken

Daar kleven toch een paar bezwaren aan Allereerst is mRNA beschikbaar in het cytoplasma, terwijl je om het gen zelf te blokkeren in de kern moet zijn. Ten tweede kan je het gen niet afbreken (zoals bij RNAi met het RNA gebeurt) aangezien je daarmee de chromosomen zou beschadigen (met desastreuze gevolgen), hoogstens competitief remmen. Dat lukt niet met een complementaire nucleotidestreng aangezien DNA, in tegenstelling tot RNA, dubbelstrengs is en dus niet de neiging heeft te paren met die geintroduceerde streng. Dus heb je dan een eiwit nodig dat de kern in kan gaan en zeer stevig aan die specifieke DNA-sequentie bindt. Echter, ten eerste bindt geen enkel eiwit specifiek 1 bepaalde plaats in het genoom zonder dat het hulp krijgt van allerlei andere eiwitten (via een mechanisme dat nog grotendeels onbekend is) en ten tweede moet je dat eiwit dan alsnog kunnen targetten richting de cellen waarin je geinteresseerd bent. Ofwel, het RNA afbreken is in principe veel eenvoudiger in vivo. In de wetenschap is het uitschakelen van genen (knockout) om bijvoorbeeld hun functie te onderzoeken, wel handig, omdat het betrouwbaarder is

[silentsnow]

Gir schreef op 30 September 2003 @ 17:10:
[...]

Ik denk niet dat het erg efficiente weg is om een eiwit wat je niet gevormd wilt hebben bij RNA te blokkeren, er wordt namelijk onnoemelijk veel RNA gevormd, en dat bestaat ook nog eens heel kort.

Er zijn maar een paar dsRNA moleculen nodig om vrij grote hoeveelheden mRNA af te breken. Dit is waarschijnlijk het geval omdat RISC een catalyserende werking heeft. Maar het kan ook de versterkende werking zijn van RNA dependant RNA polymerase die mRNA gebruikt als template streng om zo meer dsRNA te produceren met behulp an siRNA als primer.

Verwijderd schreef op 02 October 2003 @ 00:56:
[...]


Daar kleven toch een paar bezwaren aan Allereerst is mRNA beschikbaar in het cytoplasma, terwijl je om het gen zelf te blokkeren in de kern moet zijn. Ten tweede kan je het gen niet afbreken (zoals bij RNAi met het RNA gebeurt) aangezien je daarmee de chromosomen zou beschadigen (met desastreuze gevolgen), hoogstens competitief remmen. Dat lukt niet met een complementaire nucleotidestreng aangezien DNA, in tegenstelling tot RNA, dubbelstrengs is en dus niet de neiging heeft te paren met die geintroduceerde streng. Dus heb je dan een eiwit nodig dat de kern in kan gaan en zeer stevig aan die specifieke DNA-sequentie bindt. Echter, ten eerste bindt geen enkel eiwit specifiek 1 bepaalde plaats in het genoom zonder dat het hulp krijgt van allerlei andere eiwitten (via een mechanisme dat nog grotendeels onbekend is) en ten tweede moet je dat eiwit dan alsnog kunnen targetten richting de cellen waarin je geinteresseerd bent. Ofwel, het RNA afbreken is in principe veel eenvoudiger in vivo. In de wetenschap is het uitschakelen van genen (knockout) om bijvoorbeeld hun functie te onderzoeken, wel handig, omdat het betrouwbaarder is

Het is niet zeker of dsRNA of siRNA de kern binnendringt. Maar het leuke van siRNA is dat het mogelijk de structuur van chromatin kan veranderen met behulp van bepaalde eiwitten. Dit brengt dan een soort van gen regulatie met zich mee, zoals epigenetics (DNA methylation, histone acetylation en RNAi).