研究背景：目前在生物制药中用到的生物反应器包括细菌表达系统、酵母表达系统、昆虫细胞表达系统、哺乳动物细胞表达系统和植物表达系统,其中植物生物反应器以其技术操作简单、安全环保、经济成本低、不携带病原等优势越来越受到人们的关注。部分植物源药用蛋白已开始进入市场。但是植物中外源蛋白表达量低和不能表达高度人源化糖蛋白,限制了它的应用和发展。目前的生物药品主要是多肽和蛋白类药物,其中一些结构复杂的药物蛋白,一方面难以准确定位到靶点位置,另一方面存在空间位阻,不能与靶点高效结合发挥功能。因此,近年来核酸类小分子药物开始崭露头角,尤其是RNA干扰治疗中使用的干扰小RNA。RNA干扰(RNA interference, RNAi)中常用的干扰小RNA可分为siRNA(short interfering RNA) 和 miRNA (microRNA),前者为外源性,后者为内源性。但是二者功能一致,通过序列互补,特异性地识别靶基因mRNA使其降解或翻译抑制,从而“沉默”基因表达,这在细胞的基本活动中扮演着重要角色。RNAi在基因治疗研究中有着独特的优势：与传统药物相比,RNAi药物在疾病治疗中具有高效性、特异性、低毒性和可传递性等优点。目前RNAi治疗中使用的干扰小RNA主要由化学方法合成,由于其不稳定、易降解等特性,需要一定的化学修饰,导致化学合成的siRNA成本较高。另外一个限制RNAi药物临床应用的主要因素是RNAi药物在体内的输送,即如何将药物靶向输送到特定的病灶组织或器官。2011年,我校研究团队在Cell Research发表的研究结果显示：在哺乳动物血清中可检测出多种植物内源miRNA,其中miR168a可特异性靶向小鼠基因下调其肝脏中LDLRAP1的表达,从而说明食物来源的植物miRNA可能有跨界调控哺乳动物基因表达的作用。研究目的与意义：基于以上研究成果,我们提出利用植物表达有治疗功能的干扰小RNA,以望通过食物摄入的方式进入人或动物体内,发挥基因沉默的功能,达到基因治疗的效果。这项研究不仅解决了目前RNAi在基因治疗中遇到的问题,而且拓展了植物生物反应器在生物制药中的应用空间。研究方法与结果：本课题以HCV (hepatitis C Virus)基因组以及与2型糖尿病密切相关的PGC1αa mRNA为靶点,依据序列互补原则设计了药用干扰小RNA或称人造小RNA (artificial microRNA)的序列。然后构建表达载体质粒,通过农杆菌介导的转化技术将其转入生菜,用RT-PCR和Northern blot的方法对转化再生植株中干扰小RNA的表达进行分子鉴定。结果成功获得了阳性转化再生植株。但是还需后续动物实验或临床试验来验证生菜表达干扰小RNA的基因沉默效果和RNA干扰治疗效果。