Short interfering RNA: differenze tra le versioni

Versione delle 11:22, 6 ago 2016

Versione delle 16:09, 7 ago 2016

Riga 1:

[[ImmagineFile:SiRNA and RNAI english.png|thumb|upright=1.6|Una molecola di siRNA (A) ed il processo molecolare della [[RNA interference]] che la molecola è in grado di avviare]]

Uno '''small interfering RNA''' (o '''short interfering RNA''', traducibile come ''RNA interferente breve''), comunemente conosciuto come '''siRNA''', è una classe di molecole di [[RNA]] a doppio filamento, lunghe tra 19-21 [[nucleotide|nucleotidi]] in grado di svolgere numerosi ruoli biologici.

Riga 7:

==Struttura==

[[ImmagineFile: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}} [http://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==

[[ImmagineFile: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}} [http://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>.

Riga 30:

===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=http://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=http://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===

Viste le potenzialità dell'intervento farmacologico sui mRNA, hanno avuto inizio numerosi ''screening'' sul trascrittoma, così come numerosi test di funzionalità di numerosi siRNA. Dal momento che i processi [[patologia|patologici]] dipendono solitamente dall'espressione sregolata di diversi geni, infatti, ci si attende che la somministrazione di siRNA sia in grado di ''spegnere'' tale espressione (attraverso la RNAi); ciò potrebbe comportare un sensibile miglioramento delle terapie ''[[palliativo|palliative]]'' attualmente utilizzate. La ''fase I'' dei ''trial clinici'' di due ''farmaci a RNA'' (in particolare per il trattamento per la [[degenerazione maculare]]) sta in effetti dimostrando che i siRNA sono ben tollerati e mostrano una buona efficacia. In un altro studio clinico di fase 1, a 41 pazienti con cancro avanzato metastatizzato al fegato sono stati somministrati RNAi coiugati con le nanoparticelle lipidiche. Gli RNAi hanno come target due geni che codificano per proteine ​​chiave nella crescita delle cellule tumorali, il fattore di crescita del endotelio vascolare (VEGF), e la proteina KSP (kinesin spindel protein). I risultati hanno mostrato un beneficio clinico, con la stabilizzazione del cancro dopo sei mesi o regressione delle metastasi in alcuni dei pazienti. L'analisi farmacodinamica di campioni bioptici dei pazienti ha rivelato la presenza degli RNAi nei campioni, dimostrando che le molecole raggiungono il bersaglio designato. <ref>{{Cita pubblicazione|nome=Josep|cognome=Tabernero|data=2013-04-01|titolo=First-in-humans trial of an RNA interference therapeutic targeting VEGF and KSP in cancer patients with liver involvement|rivista=Cancer Discovery|volume=3|numero=4|pp=406–417|accesso=2016-07-11|doi=10.1158/2159-8290.CD-12-0429|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23358650|nome2=Geoffrey I.|cognome2=Shapiro|nome3=Patricia M.|cognome3=LoRusso}}</ref>Alcune prove hanno indicato che i siRNA Ebola-mirati possono essere efficaci come profilassi post-esposizione negli esseri umani, con il 100% di primati sopravvissuti a una dose letale di Zaire Ebolavirus, il ceppo più letale. <ref>{{Cita pubblicazione|nome=Thomas W.|cognome=Geisbert|data=2010-05-29|titolo=Postexposure protection of non-human primates against a lethal Ebola virus challenge with RNA interference: a proof-of-concept study|rivista=Lancet (London, England)|volume=375|numero=9729|pp=1896–1905|accesso=2016-07-11|doi=10.1016/S0140-6736(10)60357-1|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20511019|nome2=Amy C. H.|cognome2=Lee|nome3=Marjorie|cognome3=Robbins}}</ref> Quindi i siRNA e la relativa induzione di RNAi, dunque, promettono di dar vita ad una nuova importante classe di farmaci.

==Bibliografia==