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Più precisamente, gli siRNA sono coinvolti anzitutto nel ''pathway'' della [[RNA interference]], che conduce all'interferenza dell'[[espressione genica|espressione]] di specifici [[gene|geni]] con sequenze nucleotidiche complementari, degradando l'mRNA dopo la trascrizione, in modo tale da non far avvenire la traduzione. Hanno un ruolo importante anche in altri processi legati alla RNAi, come alcuni meccanismi antivirali o nel modellamento della struttura della [[cromatina]].
Il meccanismo esatto di tutti questi processi sta avendo solo in questi ultimi anni una caratterizzazione completa ed esaustiva. Gli siRNA furono inizialmente individuati dal gruppo di ricerca di David Baulcombe a [[Norwich]], come attori principali nel cosiddetto ''silenziamento genico post-trascrizionale'' nelle piante<ref>{{en}} [httphttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=10542148&query_hl=1&itool=pubmed_DocSum Hamilton AJ, Baulcombe DC, A species of small antisense RNA in posttranscriptional gene silencing in plants, Science. 1999 Oct 29;286(5441):950-2]</ref>. Successivamente, nel [[2001]], siRNA sintetici sono stati utilizzati per indurre RNAi in cellule di mammifero da parte del gruppo di ricerca di Thomas Tuschl<ref>{{en}} [httphttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11373684&query_hl=3&itool=pubmed_docsum Elbashir SM ''et al'', Duplexes of 21-nucleotide RNAs mediate RNA interference in cultured mammalian cells, Nature. 2001 May 24;411(6836):494-8]</ref>. Queste scoperte hanno portato ad un interesse crescente per la RNAi e le sue possibili applicazioni in ricerca ed in clinica.
==Struttura==
[[File:SiRNA english.png|thumb|upright=1.7|In una tipica molecola di siRNA i 19 nucleotidi centrali sono appaiati, mentre i due posti all'estremità sono sporgenti]]
Gli siRNA hanno una struttura ben definita, che consiste in un breve RNA a doppio filamento (RNAds), composto solitamente di 21 [[nucleotide|nucleotidi]], con due nucleotidi sporgenti ad ognuna delle due estremità 3'. Questa struttura è il risultato del processamento dell'[[enzima]] [[Dicer]], che converte lunghe molecole di RNAds o [[shRNA]] (molecole di RNA che formano una forcina) in siRNA<ref>{{en}} [httphttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11201747&query_hl=6&itool=pubmed_docsum Emily Bernstein ''et al'', Role for a bidentate ribonuclease in the initiation step of RNA interference, Nature 409, 363-366 (18 January 2001)]</ref>. Gli siRNA possono essere introdotti artificialmente dall'esterno attraverso specifici metodi di trasfezione, per indurre il [[Silenziamento genico|silenziamento]] di geni specifici. In linea teorica, qualsiasi gene la cui sequenza sia nota può essere scelta come bersaglio di un siRNA. Questo ha reso gli siRNA uno strumento importante per studi sulla funzione genica e sullo sviluppo di nuovi farmaci.
==Induzione di RNAi attraverso siRNA o suoi precursori==
[[File:DICER.jpg|thumb|upright=1.3|L'enzima Dicer]]
La trasfezione di un siRNA esogeno può essere problematica, dal momento che il silenziamento genico è solo transiente, soprattutto in cellule a rapida crescita. Una modalità per superare questo problema consiste nell'introduzione nella cellula bersaglio di un [[vettore (biologia)|vettore]] (come un [[plasmide]]) in grado di esprimere la molecola di siRNA desiderata. Ciò è possibile attraverso il ''design'' di vettori in grado di produrre molecole di RNAds contenenti una forcina (chiamati shRNA, ''small hairpin RNA''): tali molecole hanno il vantaggio di essere [[trascrizione (biologia)|trascritte]] esattamente come ogni altro RNA. Questi vettori sono infatti in grado di trascrivere gli shRNA attraverso [[Promotore (biologia)|promotori]] [[eucariote|eucariotici]] specifici per la [[RNA polimerasi III]] (come il promotore del gene umano H1, che codifica per un RNA catalitico, o il promotore dello [[snoRNA]] U6), che solitamente inducono la trascrizione dei piccoli RNA nucleari (o snRNA, dall'inglese ''small nuclear RNA'') coinvolti nello [[splicing]]. Gli shRNA risultanti dalla trascrizione vengono processate a siRNA dalla [[RNAsi]] [[Dicer]], anche se il reale coinvolgimento di [[Dicer]] in questo passaggio non è ancora confermato dall'intera comunità scientifica<ref>{{en}} [httphttps://www.nature.com/nbt/journal/v23/n2/abs/nbt1051.html Kim DH ''et al'' Synthetic dsRNA Dicer substrates enhance RNAi potency and efficacy. Nature Biotechnology 23, 222 - 226 (2004)]</ref>.
== Attivazione RNA ==
===Bersagli errati===
Si è riscontrato che alcuni mRNA non perfettamente complementari con la molecola di siRNA somministrata possono comunque andare incontro a degradazione<ref>{{en}} [httphttps://www.nature.com/nmeth/journal/v3/n3/abs/nmeth854.html Birmingham A ''et al'' 3' UTR seed matches, but not overall identity, are associated with RNAi off-targets Nature Methods 3, 199 - 204 (2006)]</ref>. Questo comporta ulteriore aspecificità di azione degli siRNA. Questo problema, in ogni caso, può essere superato attraverso un oculato ''design'' dei siRNA. La costruzione di siRNA ''ottimizzati'' per ottenere la massima specificità viene comunemente svolta con il supporto di [[algoritmo|algoritmi]] in grado di selezionarne la composizione migliore. I numerosi studi in corso sull'[[espressione genica]] e sulle caratteristiche del [[-omics|trascrittoma]] stanno attualmente permettendo di raffinare tali algoritmi.
==Prospettive future==
===siRNA nella ricerca di base===
L'utilizzo di siRNA e relativi shRNA per silenziare specifici geni sta diventando un utile strumento di ''silenziamento genico'' per la ricerca di base. Rimangono tuttavia diversi problemi ancora da superare. Una delle maggiori sfide per terapie basate siRNA e RNAi è la “consegna” intracellulare.<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|autore=Petrocca, Fabio and Lieberman|titolo=Promise and Challenge of RNA Interference-Based Therapy for Cancer|rivista=Journal of Oncology. Biology of Neoplasia|volume=29|numero=6}}</ref> La “consegna” di siRNA tramite nanoparticelle ha mostrato risultati promettenti.<ref name=":0" /><ref name=":1">{{Cita pubblicazione|nome=H|cognome=Shen|titolo=Nanovector delivery of siRNA for cancer therapy|rivista=Cancer Gene Therapy|volume=19|numero=6|pp=367–373|doi=10.1038/cgt.2012.22|url=httphttps://www.nature.com/doifinder/10.1038/cgt.2012.22|nome2=T|cognome2=Sun|nome3=M|cognome3=Ferrari}}</ref> Gli oligo siRNA in vivo sono vulnerabili alla degradazione da parte delle nucleasi plasmatiche e tissutali<ref name=":1" /> e hanno mostrato solo una lieve efficacia in target localizzati, come l'occhio umano.<ref name=":2">{{Cita pubblicazione|nome=John C.|cognome=Burnett|data=2012-01-27|titolo=RNA-Based Therapeutics: Current Progress and Future Prospects|rivista=Chemistry & Biology|volume=19|numero=1|pp=60–71|accesso=2016-07-11|doi=10.1016/j.chembiol.2011.12.008|url=httphttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074552111004595|nome2=John J.|cognome2=Rossi}}</ref> Utilizzare DNA puro è impegnativo, a causa della loro grande dimensione e perché la struttura impedisce loro di diffondere facilmente attraverso le membrane.<ref name=":0" />Gli oligo siRNA sembrano aggirare questo problema grazie alle loro piccole dimensioni, 21-23 oligo. Permettendo il loro arrivo a destinazione tramite dei vettori, chiamati nanovettori.<ref name=":2" /> Un buon nanovettore per il targeting tramite siRNA dovrebbe proteggere il siRNA dalla degradazione, aumentando la presenza dei siRNA nell'organo bersaglio e facilitandone l'assorbimento cellulare. I tre gruppi principali di nanovettori per siRNA sono: a base lipidica o non lipidica, a base organica e inorganica. I nanovettori a base lipidica sono eccellenti per il targeting tramite siRNA per i tumori solidi, ma altri tipi di tumore possono richiedere diversi nanovettori organici a base non lipidica, come nanoparticelle a base di ciclodestrine.<ref name=":1" /> I siRNA distribuiti mediante nanoparticelle a base lipidica hanno un potenziale terapeutico per i disturbi del sistema nervoso centrale (SNC), ma la barriera emato-encefalica (BBB), spesso blocca l'accesso a potenziali agenti terapeutici per il cervello. I siRNA distribuiti mediante nanoparticelle a base di lipidi sono in grado di attraversare completamente la BBB<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Gomes, Dreier, Brewer et. al.|titolo=A new approach for a blood-brain barrier model based on phospholipid vesicles: Membrane development and siRNA-loaded nanoparticles permability.|rivista=Journal of Membrane Science|volume=503. p.8-15. Published: March 2016.|numero=}}</ref>. Un altro problema nella consegna dei siRNA è la questione dell'off-targeting. Dal momento che i geni vengono letti in entrambe le direzioni, esiste la possibilità che oltre a interferire con l'mRNA bersaglio, il siRNA dell'altro filamento possa interferire con un'altra proteina coinvolta in un'altra funzione. Inoltre, i siRNA mostrano una differente efficacia in differenti tipi cellulari, apparentemente indiscriminatamente (non è infatti possibile definire precisamente se un tipo cellulare sia responsivo ai siRNA oppure no). Rimane in ogni caso il problema delle risposte cellulari aspecifiche, ancora poco comprese. Finché queste due questioni non saranno comprese a fondo e risolte, non sarà possibile la produzione di ''farmaci ad acidi nucleici pienamente affidabili''.
===siRNA nella ricerca farmaceutica===
<references/>
==Note==
* {{en}} [httphttps://www.nature.com/nature/journal/v431/n7006/full/nature02870.html Unlocking the potential of the human genome with RNA interference], articolo introduttivo apparso su ''Nature''.
* {{en}} [httphttps://www.nature.com/nature/journal/v391/n6669/abs/391806a0_fs.html Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in ''Caenorhabditis elegans''], l'articolo che riporta della prima scoperta della RNAi, ad opera di Fire ''et al''.
* {{cita web|http://www.genesdev.org/cgi/content/full/15/2/188|RNA interference is mediated by 21- and 22-nucleotide RNAs|lingua=en}}
* {{cita web|url=http://www.cell.com/content/article/abstract?uid=PIIS0092867400806200|titolo=RNAi: Double-Stranded RNA Directs the ATP-Dependent Cleavage of mRNA at 21 to 23 Nucleotide Intervals|lingua=en}}
* {{cita web|http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1432-0436.2004.07202001.x|Determinants of interferon-stimulated gene induction by RNAi vectors|lingua=en}}
* {{cita web|httphttps://www.nature.com/ncb/journal/v5/n9/abs/ncb1038.html|Activation of the interferon system by short-interfering RNAs|lingua=en}}
==Voci correlate==
==Collegamenti esterni==
* {{cita web|url=httphttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=10542148&query_hl=3|titolo=Prima descrizione degli siRNA (1999)|lingua=en}}
* {{cita web|http://design.rnai.jp/|''siDirect'': un software ''on-line'' per individuare sequenze di siRNA|lingua=en}}
* {{cita web|http://nar.oupjournals.org/cgi/content/full/32/suppl_2/W124|Articolo di presentazione di ''siDirect''|lingua=en}}
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