反义核酸类药物讲稿.ppt
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1、第一页,讲稿共二十七页哦主要内容主要内容一、反义核酸与反义技术一、反义核酸与反义技术uu反义核酸和反义技术概念反义核酸和反义技术概念反义核酸和反义技术概念反义核酸和反义技术概念uu反义核酸的基本原理反义核酸的基本原理反义核酸的基本原理反义核酸的基本原理uu反义核酸的种类反义核酸的种类反义核酸的种类反义核酸的种类uu反义核酸与反义技术的应用反义核酸与反义技术的应用反义核酸与反义技术的应用反义核酸与反义技术的应用第二页,讲稿共二十七页哦反义核酸和反义技术反义核酸和反义技术uu反义核酸反义核酸反义核酸反义核酸(antisense nucleic acid)(antisense nucleic aci
2、d)是一段与靶基因的某段序列互补的天是一段与靶基因的某段序列互补的天是一段与靶基因的某段序列互补的天是一段与靶基因的某段序列互补的天然存在或人工合成的核苷酸序列然存在或人工合成的核苷酸序列然存在或人工合成的核苷酸序列然存在或人工合成的核苷酸序列 它可通过碱基配对与细胞内核酸特异结合形成杂交分子,从而在转录它可通过碱基配对与细胞内核酸特异结合形成杂交分子,从而在转录它可通过碱基配对与细胞内核酸特异结合形成杂交分子,从而在转录它可通过碱基配对与细胞内核酸特异结合形成杂交分子,从而在转录和翻译水平调节靶基因的表达,具有合成方便、序列设计简单、容易和翻译水平调节靶基因的表达,具有合成方便、序列设计简单
3、、容易和翻译水平调节靶基因的表达,具有合成方便、序列设计简单、容易和翻译水平调节靶基因的表达,具有合成方便、序列设计简单、容易修饰、选择性高、亲和力高等特点修饰、选择性高、亲和力高等特点修饰、选择性高、亲和力高等特点修饰、选择性高、亲和力高等特点uu反义核酸技术(反义核酸技术(反义核酸技术(反义核酸技术(antisense nucleic acids technology)antisense nucleic acids technology)是根据核酸杂交是根据核酸杂交是根据核酸杂交是根据核酸杂交原理设计的,以选择性地抑制特定基因表达为目的的一类核酸研究新技术原理设计的,以选择性地抑制特定基因
4、表达为目的的一类核酸研究新技术原理设计的,以选择性地抑制特定基因表达为目的的一类核酸研究新技术原理设计的,以选择性地抑制特定基因表达为目的的一类核酸研究新技术 包括包括包括包括反义反义反义反义RNA(asRNA)RNA(asRNA)、反义、反义、反义、反义DNA(asDNA)DNA(asDNA)、核酶、核酶、核酶、核酶(Rz)(Rz)第三页,讲稿共二十七页哦反义核酸的基本原理反义核酸的基本原理uu绝大多数绝大多数绝大多数绝大多数DNADNA由两条碱基互补的单链组成,生物信息以核苷酸不同排列顺序由两条碱基互补的单链组成,生物信息以核苷酸不同排列顺序由两条碱基互补的单链组成,生物信息以核苷酸不同排
5、列顺序由两条碱基互补的单链组成,生物信息以核苷酸不同排列顺序编码在编码在编码在编码在DNADNA链上,基因组形成单顺反子结构链上,基因组形成单顺反子结构链上,基因组形成单顺反子结构链上,基因组形成单顺反子结构uu在在在在DNADNA双链上被转录为双链上被转录为双链上被转录为双链上被转录为RNARNA的链为正义链,与其相对应的链为反义链的链为正义链,与其相对应的链为反义链的链为正义链,与其相对应的链为反义链的链为正义链,与其相对应的链为反义链uu精心设计一段寡核苷酸与正义链互补,一般由精心设计一段寡核苷酸与正义链互补,一般由精心设计一段寡核苷酸与正义链互补,一般由精心设计一段寡核苷酸与正义链互补
6、,一般由7 7到到到到3030个核苷酸组成,个核苷酸组成,个核苷酸组成,个核苷酸组成,将将将将会阻断基因转录;或将含有反义序列的载体导入细胞内,干扰特定基因表达会阻断基因转录;或将含有反义序列的载体导入细胞内,干扰特定基因表达会阻断基因转录;或将含有反义序列的载体导入细胞内,干扰特定基因表达会阻断基因转录;或将含有反义序列的载体导入细胞内,干扰特定基因表达uu利用这一原理可以在基因位点、前体利用这一原理可以在基因位点、前体利用这一原理可以在基因位点、前体利用这一原理可以在基因位点、前体mRNAmRNA、mRNAmRNA及蛋白水平,通及蛋白水平,通及蛋白水平,通及蛋白水平,通过干扰特定基因功能限
7、制细胞增殖、分化和凋亡过干扰特定基因功能限制细胞增殖、分化和凋亡过干扰特定基因功能限制细胞增殖、分化和凋亡过干扰特定基因功能限制细胞增殖、分化和凋亡第四页,讲稿共二十七页哦反义基因治疗反义基因治疗 DNA DNA RNA RNA 反义RNA 阻断表达 uu利用人工合成的反义利用人工合成的反义利用人工合成的反义利用人工合成的反义RNARNA或或或或DNADNA导入靶细胞,控制细胞的中导入靶细胞,控制细胞的中导入靶细胞,控制细胞的中导入靶细胞,控制细胞的中间阶段使编码蛋白的基因不能转录为间阶段使编码蛋白的基因不能转录为间阶段使编码蛋白的基因不能转录为间阶段使编码蛋白的基因不能转录为mRNA mRN
8、A 或阻断翻译相应蛋或阻断翻译相应蛋或阻断翻译相应蛋或阻断翻译相应蛋白白白白第五页,讲稿共二十七页哦第六页,讲稿共二十七页哦反义技术的两种技术路线反义技术的两种技术路线uu将表达与体内基因或将表达与体内基因或将表达与体内基因或将表达与体内基因或mRNAmRNA互补序列的基因转入体内,使细胞表达与互补序列的基因转入体内,使细胞表达与互补序列的基因转入体内,使细胞表达与互补序列的基因转入体内,使细胞表达与目标基因互补的目标基因互补的目标基因互补的目标基因互补的mRNAmRNA,从而阻断目标基因的表达,从而阻断目标基因的表达,从而阻断目标基因的表达,从而阻断目标基因的表达uu体外合成体外合成体外合成
9、体外合成mRNAmRNA互补的核苷酸类似物,通过静脉注射等途径进入细互补的核苷酸类似物,通过静脉注射等途径进入细互补的核苷酸类似物,通过静脉注射等途径进入细互补的核苷酸类似物,通过静脉注射等途径进入细胞,特异性地与目标胞,特异性地与目标胞,特异性地与目标胞,特异性地与目标mRNAmRNA作用作用作用作用uu以第二种为主来介绍以第二种为主来介绍以第二种为主来介绍以第二种为主来介绍第七页,讲稿共二十七页哦反义核酸的种类反义核酸的种类uu反义反义反义反义RNARNA:一类能与特异:一类能与特异:一类能与特异:一类能与特异mRNAmRNA互补的小分子质量的、可扩散的互补的小分子质量的、可扩散的互补的小
10、分子质量的、可扩散的互补的小分子质量的、可扩散的DNADNA转录物,能够从翻译、转录和核酸复制水平上高度特异地抑制靶基转录物,能够从翻译、转录和核酸复制水平上高度特异地抑制靶基转录物,能够从翻译、转录和核酸复制水平上高度特异地抑制靶基转录物,能够从翻译、转录和核酸复制水平上高度特异地抑制靶基因表达因表达因表达因表达uu反义反义反义反义DNADNA:人工合成一小段反义寡核苷酸,与:人工合成一小段反义寡核苷酸,与:人工合成一小段反义寡核苷酸,与:人工合成一小段反义寡核苷酸,与DNADNA或或或或mRNAmRNA序列互序列互序列互序列互补结合,封闭靶基因表达(补结合,封闭靶基因表达(补结合,封闭靶基
11、因表达(补结合,封闭靶基因表达(ASODNASODN)理论上认为寡核苷酸与其意义链互补,会象理论上认为寡核苷酸与其意义链互补,会象理论上认为寡核苷酸与其意义链互补,会象理论上认为寡核苷酸与其意义链互补,会象“封条封条封条封条”一样,阻断一样,阻断一样,阻断一样,阻断mRNAmRNA拼接、转录、翻译,下调特定基因表达拼接、转录、翻译,下调特定基因表达拼接、转录、翻译,下调特定基因表达拼接、转录、翻译,下调特定基因表达第八页,讲稿共二十七页哦反义反义RNA的作用机制的作用机制uu作用于外显子和内含子的连接区,阻止作用于外显子和内含子的连接区,阻止作用于外显子和内含子的连接区,阻止作用于外显子和内含
12、子的连接区,阻止mRNAmRNA前体的剪接前体的剪接前体的剪接前体的剪接uu反义反义反义反义RNARNA与与与与DNADNA结合时能阻止转录因子与结合时能阻止转录因子与结合时能阻止转录因子与结合时能阻止转录因子与DNADNA的结合,从而阻止特定基的结合,从而阻止特定基的结合,从而阻止特定基的结合,从而阻止特定基因的转录因的转录因的转录因的转录uu互补于特定互补于特定互补于特定互补于特定mRNAmRNA的非编码区,如的非编码区,如的非编码区,如的非编码区,如SDSD序列或核糖体结合位点及其上序列或核糖体结合位点及其上序列或核糖体结合位点及其上序列或核糖体结合位点及其上游区,影响核糖体结合,从而抑
13、制翻译游区,影响核糖体结合,从而抑制翻译游区,影响核糖体结合,从而抑制翻译游区,影响核糖体结合,从而抑制翻译uu互补于特定互补于特定互补于特定互补于特定mRNAmRNA的编码区,抑制翻译或激活的编码区,抑制翻译或激活的编码区,抑制翻译或激活的编码区,抑制翻译或激活RNase HRNase H使使使使mRNAmRNA易被易被易被易被核酸酶降解核酸酶降解核酸酶降解核酸酶降解uu作用于靶作用于靶作用于靶作用于靶mRNAmRNA的的的的55端,阻止帽子结构形成,影响端,阻止帽子结构形成,影响端,阻止帽子结构形成,影响端,阻止帽子结构形成,影响mRNAmRNA的成熟的成熟的成熟的成熟uu作用于作用于作用
14、于作用于PoIy APoIy A形成位点,阻止靶形成位点,阻止靶形成位点,阻止靶形成位点,阻止靶mRNAmRNA成熟及向胞浆内的转运成熟及向胞浆内的转运成熟及向胞浆内的转运成熟及向胞浆内的转运第九页,讲稿共二十七页哦反义反义RNA的作用机制的作用机制DNApreRNARNAProteinm7G5pppAAAArRNA第十页,讲稿共二十七页哦反义反义RNA的获得途径的获得途径uu化学合成法化学合成法化学合成法化学合成法:利用核酸合成仪直接合成反义利用核酸合成仪直接合成反义利用核酸合成仪直接合成反义利用核酸合成仪直接合成反义RNARNAuu体外转录法体外转录法体外转录法体外转录法:利用带有噬菌体利
15、用带有噬菌体利用带有噬菌体利用带有噬菌体SP6SP6或或或或T7T7等启动子序列的质粒,将特等启动子序列的质粒,将特等启动子序列的质粒,将特等启动子序列的质粒,将特异基因的异基因的异基因的异基因的DNADNA片段反向插入其多克隆位点中,在片段反向插入其多克隆位点中,在片段反向插入其多克隆位点中,在片段反向插入其多克隆位点中,在RNARNA聚合酶的作用聚合酶的作用聚合酶的作用聚合酶的作用下体外合成特异性反义下体外合成特异性反义下体外合成特异性反义下体外合成特异性反义RNARNAuu细胞内转录法细胞内转录法细胞内转录法细胞内转录法:利用基因重组技术,在适宜启动子和转录终止子之间反向利用基因重组技术
16、,在适宜启动子和转录终止子之间反向利用基因重组技术,在适宜启动子和转录终止子之间反向利用基因重组技术,在适宜启动子和转录终止子之间反向插人一段靶基因,人工构建反义插人一段靶基因,人工构建反义插人一段靶基因,人工构建反义插人一段靶基因,人工构建反义RNARNA表达载体表达载体表达载体表达载体(病毒表达载体或质粒表病毒表达载体或质粒表病毒表达载体或质粒表病毒表达载体或质粒表达载体达载体达载体达载体),然后转染细胞并使之在细胞中稳定表达反义,然后转染细胞并使之在细胞中稳定表达反义,然后转染细胞并使之在细胞中稳定表达反义,然后转染细胞并使之在细胞中稳定表达反义RNARNA第十一页,讲稿共二十七页哦反义
17、反义RNA的临床作用的临床作用uu抗病毒:抗病毒:抗病毒:抗病毒:uu将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中,以构建反义将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中,以构建反义将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中,以构建反义将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中,以构建反义RNARNA表表表表达载体达载体达载体达载体uu再将重组体导入真核细胞再将重组体导入真核细胞再将重组体导入真核细胞再将重组体导入真核细胞(病毒宿主细胞病毒宿主细胞病毒宿主细胞病毒宿主细胞)中表达特异性反义中表达特异性反义中表达特异性反义中表达特异性反义RNARNAuu从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制(疱疹病毒、流感病毒、
18、从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制(疱疹病毒、流感病毒、从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制(疱疹病毒、流感病毒、从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制(疱疹病毒、流感病毒、人类免疫缺陷病毒)人类免疫缺陷病毒)人类免疫缺陷病毒)人类免疫缺陷病毒)uu抗肿瘤:抗肿瘤:抗肿瘤:抗肿瘤:uu设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因及某些肿设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因及某些肿设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因及某些肿设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因及某些肿瘤相关病毒的癌基因反义瘤相关病毒的癌基因反义瘤相关病毒的癌基因
19、反义瘤相关病毒的癌基因反义RNARNAuu以阻断这些有害基因的表达,达到治疗肿瘤的目的以阻断这些有害基因的表达,达到治疗肿瘤的目的以阻断这些有害基因的表达,达到治疗肿瘤的目的以阻断这些有害基因的表达,达到治疗肿瘤的目的第十二页,讲稿共二十七页哦ANTISENSE ANTISENSE TECHNOLOGIESTECHNOLOGIESGENOMICS BASED GENOMICS BASED DRUG DISCOVERYDRUG DISCOVERYPHARMACEUTICALSPHARMACEUTICALSMOLECULAR MOLECULAR DIAGNOSTICSDIAGNOSTICSGENE
20、 THERAPYGENE THERAPYDRUG DELIVERY DRUG DELIVERY SYSTEMSSYSTEMSRelation of antisense technologies to other segments of Relation of antisense technologies to other segments of biopharmaceutical industrybiopharmaceutical industry反义技术与反义核酸的应用反义技术与反义核酸的应用第十三页,讲稿共二十七页哦uu 治疗方法治疗方法治疗方法治疗方法uu 根据已知癌基因的核苷酸序列合成
21、反义根据已知癌基因的核苷酸序列合成反义根据已知癌基因的核苷酸序列合成反义根据已知癌基因的核苷酸序列合成反义RNAuu 相应的反义寡聚核苷酸与肿瘤癌基因活化表达的相应的反义寡聚核苷酸与肿瘤癌基因活化表达的相应的反义寡聚核苷酸与肿瘤癌基因活化表达的相应的反义寡聚核苷酸与肿瘤癌基因活化表达的mRNA的的的的起始翻译位起始翻译位起始翻译位起始翻译位 点结合成点结合成点结合成点结合成RNA/RNARNA/RNA双链体双链体双链体双链体uu 双链体阻止启动子与核糖体结合,或核糖体沿双链体阻止启动子与核糖体结合,或核糖体沿双链体阻止启动子与核糖体结合,或核糖体沿双链体阻止启动子与核糖体结合,或核糖体沿mRN
22、AmRNA上移,上移,抑制翻译抑制翻译反义反义RNA的应用(一)的应用(一)第十四页,讲稿共二十七页哦uu治疗方法治疗方法治疗方法治疗方法uu 根据已知癌基因的核苷酸序列合成反义根据已知癌基因的核苷酸序列合成反义根据已知癌基因的核苷酸序列合成反义根据已知癌基因的核苷酸序列合成反义RNAuu 相应的反义寡聚核苷酸与肿瘤癌基因活化表达的相应的反义寡聚核苷酸与肿瘤癌基因活化表达的mRNA的起始翻译位的起始翻译位 点结合成点结合成RNA/RNA双链体双链体双链体双链体uu 双链体阻止启动子与核糖体结合,或核糖体沿双链体阻止启动子与核糖体结合,或核糖体沿mRNAmRNA上移,抑制翻译上移,抑制翻译上移,
23、抑制翻译上移,抑制翻译反义反义RNA的应用(一)的应用(一)第十五页,讲稿共二十七页哦 反义反义RNA的应用(二)的应用(二)第十六页,讲稿共二十七页哦 反义反义RNA的应用(二)的应用(二)第十七页,讲稿共二十七页哦 反义反义RNA的应用(二)的应用(二)uu抗抗抗抗HIV-lHIV-l的作用的作用的作用的作用 :从翻译水平封闭基因表达,并干扰:从翻译水平封闭基因表达,并干扰:从翻译水平封闭基因表达,并干扰:从翻译水平封闭基因表达,并干扰mRNAmRNA的剪切、的剪切、的剪切、的剪切、加工而实现抗病毒作用加工而实现抗病毒作用加工而实现抗病毒作用加工而实现抗病毒作用 uutattat为为为为H
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