اولين مرحله ظهور اطلاعات ذخيره شده در ماده ژنتيك موجودات زنده، رونوشت برداري از آن به صورت مولكول هاي mRNA مي باشد. هر گونه تغيير در اين روند مي تواند بيان اطلاعات ژنتيكي را تحت تاثير قرار دهد. بعلاوه تغييرات جهشي در ماده ژنتيكي به صورت تغييرات غير عادي در مولكولهاي RNA رونوشت برداري شده نماينگر مي‌شود. تمامي اين تغييرات منجر به بروز غير طبيعي صفات و نهايتاً بيماري و اختلالات ژنتيكي مي شوند. از اين رو در چند دهه گذشته تلاش دانشمندان علوم زيستي در شناسايي اساس مولكولي تغييرات جهشي كه منجر به بروز بيماري خصوصاً در انسان مي شوند متمركز شده است. در اين راستا پيشرفت هاي چشمگيري حاصل شده و راههاي درماني موثري ابداع گرديده است. بخش عمده اي از اين تحقيقات بر روي ابداع روشهاي ژن درماني معطوف گرديد كه در اين روش ها اصولاً دو هدف دنبال مي شود:

1-    جايگزيني ژن معيوب يا رونوشت هاي آنها در سلول

2-    حذف ژن ها يا رونوشت هاي ژني معيوب در سلول

در هدف دوم موفقيت هاي بيشتري حاصل شده و براي برخي از بيماري هاي ژنتيكي مراحل كلينيكي نيز آغاز شده است. با اين حال حذف هدفمند و اختصاصي يك رونوشت (RNA ) از سلول بسيار مشكل و پر هزينه مي باشد. كشف مولكولهاي RNA تداخلي كوچك به نام small interfering RNA (siRNA) منجر به ابداع تكنولوژي جديد تداخل RNA يا همان RNAi شده است كه به نظر مي رسد راه تازه اي براي حذف هدفمند و اختصاصي RNA در سلول معرفي مي نمايد كه به مراتب قوي تر از روش هاي ديگر عمل كرده و مي تواند جايگزين روش پر زحمت و وقت گير حذف ژني گردد. اين مكانيسم به علت اينكه يك تنظيم كننده ژن بعد از مرحله رونويسي مي باشد به نام كلي post transcription gene silencing (PTGS) نيز خوانده مي شود.

تداخل RNA  يا به اختصار RNAi فرايند حفظ شده اي طي تكامل موجودات زنده به شمار رفته كه به منظور كنترل بيان ژن پس از رونويسي بكار گرفته مي شود. اين مكانيسم به صورت طبيعي دراكثر سلولهاي يوكاريوتي مختلف شناسايي شده است. اين پديده RNA هاي دو رشته اي طويل با تبديل به قطعاتي از RNA هاي كوچك دو رشته اي به نام RNA تداخلي كوچك (siRNA) توسط نوكلئاز ويژه اي به نام دايسر آغاز مي شود كه پس از تركيب با يك مجموعه پروتئيني خاموشگر القاء شده توسط RNA به نام RNA-induced silencing complex ((RISC به ريبونوكلئاز فعالي تبديل شده كه قادر به شناسايي و برش و حذف RNA رونوشت (mRNA) هدف مي باشد. به نظر مي رسد اين عمل در موجوداتي مثل تريپانوزوم و گياهان در جهت حفاظت از ژنوم باشد. مطالعات اخير حاكي از وجود پديده مشابهي در سلول هاي پستانداران مي باشد. اخيراً با ايجاد مولكولهاي ساختگي siRNA و بيان آن توسط ناقل هاي مناسب راه تازه اي براي كنترل بيان ژن ها و نيز درمان سرطان ها و مبارزه با آلودگي هاي ويروسي و ژن درماني به روي بشر گشوده شده است. كه مي تواند جايگزين روش هاي آنتي سنس و حذف ژني گردد.

اگر بخواهيم از ژن درماني يك تعريف كلي داشته باشيم مي توانيم اينگونه بگوييم كه هر روشي كه منجر به درمان و يا خفيف كردن بيماري از طريق تغيير و تعديل در ژنتيك سلول هاي بيمار صورت گيرد را ژن درماني مي گويند. ژن درماني بر خلاف روش هاي درماني مبتني بر مواد شيميايي داراي عوارض جانبي نبوده و به صورت بسيار اختصاصي عمل مي كند و به سلول هاي سالم آسيب وارد نمي كند.  …………………… (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

امروزه از چندين تكنيك براي امر ژن درماني استفاده مي شود كه عبارتند از:

1- استفاده از تكنيك آنتی سنس اليگودئوكسي ريبونوكلئوتيد (سنس آنتي سنس)

2- استفاده از ریبوزیم

3- استفاده از تکنیک RNAi

دو تكنيك اول در زمينه ژن درماني در حدود 40 ال 50 درصد موفق بوده است يعني توانسته است ژن مورد نظر را خاموش كند ولي در تكنيك RNAi اين موفقيت به حدود 90 درصد رسيده است لذا نسبت به تكنيك هاي ديگر موفق تر بوده است لذا امروزه مي بينيم كه به وفور از اين تكنيك براي امر ژن درماني استفاده مي شود.

تكنولوژي RNAi

تداخل RNA (RNAi) مكانيسمي طبيعي و حفظ شده طي فرايند تكامل موجودات زنده است كه از شكسته شده مولكول هاي RNA دو رشته اي بزرگ و تبديل ان به مولكول هاي RNA تداخلي كوچك شروع مي شود. مولكولهاي siRNA با اتصال به يك مجموعه پروتئيني خاموشگر القاء شده توسط RNA (RISC) به ريبونوكلئاز فعالي تبديل شده كه قادر به شناسايي مولكول هاي mRNA هدف و تخريب و از بين بردن آنها و مهار رونويسي در مرحله پس از رونويسي مي شود. اين مكانيسم اولين بار در Ceanorhobids elegans توسط Andrew Fire  در سال 1998 به عنوان روشي براي سركوب ترانسپوزون هاي متحرك و جلوگيري از تجمع توالي هاي تكراري DNA شناسايي شد كه داراي اهميت ويژه اي در حفاظت از ژنوم اين موجود مي باشد. بررسي جهش هايي در ژن هاي موثر در عمل RNAi كه باعث غير فعال شدن سيستم مزبور شده نشان دهنده ارتباط بين عمل RNAi و تكامل C. elegans مي باشد. به طوري كه نقص در مكانيسم RNAi در اين موجود منجر به اختلال در سلول هاي زاينده فرايند اووژنز مي شود. اين مكانيسم سپس در دروزوفيلا، تريپانوزوم، قارچها، گياهان و نهايتاً در پستانداران شناسايي شد. …………………… (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

در گياهان مولكول هاي siRNA داراي نقش فيزيولوژيك در پاسخ ضد ويروسي مي باشند. بررسي نقش RNAi در سلول هاي سوماتيك پستانداران با يك چالش بزرگ مواجه بوده است. زيرا RNA هاي دو رشته اي بلند سبب بروز يك سري پاسخ التهابي در پستانداران مي شوند در اين راستا مطالعات اوليه نشان دادكه وارد كردن siRNA هاي كمتر از 30 نوكلئوتيد در سلول پستانداران در محيط كشت پاسخ هاي ضد ويروسي را به همراه ندارد و مي تواند منجر به مهار اختصاصي ژن شود. اين مطالعات نشان دادند كه siRNA مي تواند به عنوان يك ابزار مناسب در تحقيقات عملكردي ژن ها بكار گرفته شود. در اين ارتباط در فاصله كمي گزارشات متعددي از استفاده اختصاصي و موثر siRNA در بيان ژن هاي انساني مرتبط با بيماري هاي مختلف منتشر شد. همچنين مطالعات انجام شده در اين زمينه نشان دادند كه اثر مهار كنندگي اختصاصي مولكولهاي siRNA در مقايسه با روش هاي قبل موثر بوده و در بسياري موارد قابليت عملكردي قوي تري نسبت به روش هاي آنتي سنس اليگونوكلئوتيد مي تواند داشته باشد. نظر به گسترش روز افزون استفاده از روش RNAi در تحقيقات بيولوژي مولكولي و پزشكي در زير به معرفي مكانيسم مولكولي و سيستم مزبور و برخي از كاربرد هاي آن مي پردازيم. …………………… (جهت حفظ اختصار بقیه مطالب حذف شده است!)

كاربرد هاي RNAi

توانايي بالاي سيستم RNAi در مهار اختصاصي بيان ژن منجر بهتوجه محققان مختلف علوم زيستي و پزشكي به كاربرد سيستم مزبور در مطالعه و درمان بيماري هاي مختلف شده است. از جمله كاربرد هاي سيستم RNAi مي توان به موارد زير اشاره نمود:

• كنترل بيان ژن در مرحله پس از رونويسي
• مطالعه عملكرد ژن هاي مستقل و خانواده هاي ژني در سلول هاي مختلف
• مطالعه فنوتيپ حاصله از يك ژن يا يك خانواده ژني
• مطالعه چندين ژن غير مرتبط و بررسي اثر اپيستازي
• مطالعه بيماري هاي انساني و درمان بيماري هاي عفوني و ويروسي