RNA interference and applications

                RNA interference (RNAi) เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นโดยตามธรรมชาติของเซลล์ยูคาริโอต (Eukaryote) ซึ่งทำหน้าที่ในการป้องกันและต่อต้านการติดเชื้อไวรัส การป้องกัน genome จาก jumping genes หรือ transposon และควบคุมการแสดงออกของยีน  นอกจากนี้ RNAi ยังเป็นเทคโนโลยีที่เป็นที่ยอมรับ และช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาผลกระทบของการสูญเสียการทำงานของยีน (loss of function) ของยีนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้โดยตรง รวมถึงสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของยีนได้อีกด้วย

การควบคุมการแสดงออกของยีนโดย RNAi
                กระบวนการทำงานของ RNAi เป็นการควบคุมการแสดงออกของยีนในขั้นตอน post-transcriptional processing ของ mRNA ซึ่งจากการศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีนโดยกระบวนการ RNAi ที่เกิดภายในเซลล์ของคนและสัตว์หลายชนิดพบว่ามีกลไกคล้ายกันโดยจีโนมมีการกำหนดการสร้างโมเลกุล RNA ขนาดเล็กที่เรียกว่า micro RNA (miRNA) ซึ่งเป็น double-stranded RNA (dsRNA) และเป็นจุดเริ่มต้นในการกระตุ้นกลไกการทำงานของ RNAi ในการขัดขวางการสร้างโปรตีน RNAi จึงมีบทบาทในการควบคุมการแสดงออกของยีน และมีบทบาทสำคัญต่อการควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม ควบคุมการทำงานของเซลล์ และรวมถึงการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต

 
รูปที่ 1 กระบวนการ knock down ด้วย RNAi ใน mammalian cell

ปัจจุบันได้มีการประยุกต์ใช้ RNAi เพื่อศึกษาในโรคต่าง ๆ ในมนุษย์ (RNAi and human diseases) ได้แก่

1. โรคติดเชื้อ (Infectious) การใช้ RNAi ในการรักษาโรคติดเชื้อ Respiratory Syncytial Virus (RSV), Influenza virus, Human immunodeficiency virus (HIV), Hepatitis, Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS), Pseudomonas aeruginosa และเชื้อวัณโรค

2. โรคมะเร็ง (Cancer) กระบวนการ RNAi สามารถรักษามะเร็งได้โดยอาศัยกระบวนการดังนี้
        - การยั้บยั้งการทํางานของยีนที่เป็นสาเหตุของการเกิดโรคมะเร็ง (Oncogenes) โดยตรง
        - ยั้บยั้งการทํางานของยีนที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิผลของการรักษาด้วยวิธีเคมีบําบัดเพื่อทําให้เซลล์มะเร็งมีความไวต่อยาเคมีบําบัดเพิ่มขึ้น
        - ยั้บยั้งการทํางานของยีนที่เกี่ยวข้องกับการเจริญหรือแพร่กระจายของเซลล์มะเร็ง- ยั้บยั้งการทํางานของยีนที่เกี่ยวข้องกับการทําให้เซลล์มะเร็งหลบระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย

3. โรคทางพันธุกรรม (Genetic diseases) มีการศึกษาพบว่า RNAi สามารถนํามาใช้ในการรักษาโรคทางพันธุกรรมที่มียีนที่ผิดปกติและมีการแสดงออกที่ทําให้เกิดโรคหรือโรคที่เกิดจากความแตกต่างของนิวคลีโอไทด์เพียงตําแหน่งเดียว ซึ่งเป็น Single nucleotide polymorphisms (SNPs) ได้ เช่น โรค Sickle cell anemia, Alzheimer’s disease (AD), โรค Huntington’s disease (HD), โรค Machado-Joseph disease (MJD) และโรค Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) เป็นต้น

4. การนํามาศึกษาวิจัยร่วมกับเซลล์ต้นกําเนิด (Stem cell) มีศึกษาวิจัยโดยการนํา RNAi ที่ยับยั้งการแสดงออกของยีนไวรัสโรคเอดส์ ใส่ในเซลล์ต้นกําเนิดเม็ดเลือด (Hematopoietic stem cells, HSCs) ของคนไข้โรคเอดส์เพื่อให้ HSCs ผลิตเซลล์เม็ดเลือดขาว ที่ต้านทานการเพิ่มจํานวนไวรัสได้ นอกจากนั้นยังนํา RNAi มาใช้ศึกษาหน้าที่ของยีนในเอ็มบริโอนิกสเต็มเซลล์ของมนุษย์ (human Embryonic stem cells, hESCs) โดยหลักการคือ ใช้ siRNA หรือ shRNA กดการทํางานของยีนที่ต้องการจะศึกษา เช่น OCT3 หรือ SOX2 เป็นต้น

รูปที่ 2 แสดงโครงร่างการศึกษาวิจัยในมนุษย์ในการนํา RNAi และเซลล์ต้นกําเนิดมาใช้ร่วมกันในผู้ป่วยโรคเอดส์

5. โรคตา (Ocular diseases) มีงานวิจัยที่นํา RNAi มาประยุกต์ใช้ในสัตว์ทดลองเพื่อ รักษาโรคตา เช่น รักษาอาการอักเสบของตา, โรคจอประสาทตาเสื่อม (Age-related Macular Degeneration, AMD) และโรคตาชนิดอื่นๆ

6. โรคหัวใจ (Cardiac diseases) มีการศึกษาพบว่า กระบวนการ RNAi สามารถนํามาใช้รักษาโรคหัวใจวาย โดยมีเป้าหมายที่ Phospholamban (PL) ซึ่งเป็นยีนที่มีความสําคัญต่อกลไกการเกิดโรคหัวใจวาย

ซึ่งหากทางผู้วิจัยมียีนเป้าหมายที่ต้องการที่จะศึกษาด้วย RNAi ในสิ่งมีชีวิตที่เป็น Human, Mouse, Ratสามารถ search หา siRNA ที่ต้องการผ่านหน้า Website ของ ThermoFisher: https://www.thermofisher.com/th/en/home/life-science/rnai/synthetic-rnai-analysis.html โดยจะแสดงรายละเอียดของ siRNA ต่อยีนเป้าหมาย ประกอบด้วย

1.ตำแหน่งของ siRNA บน Chromosome

2. รายละเอียดต่างๆ ของยีน บน GeneBank

3. TaqMan assay ที่ใช้ในการตรวจสอบยีนเป้าหมายด้วย qPCR

4. Antibody และ Application ที่ใช้ในการตรวจสอบ protein expression

5. Related control: Positive และ Negative control ที่เกี่ยวข้องกับการทดลอง

ข้อมูลเกี่ยวกับ Block-iT RNAi Technologies “Click”

ข้อมูลเพิ่มเติม
ติดต่อแผนก Technical support e-mail: TAS@3nholding.com
หรือฝ่ายงาน Life Science product โทร 022748331

บทความโดย: ชุตินธร ช่วงชุณห์ส่อง
ตำแหน่ง: Senior Technical Application Specialist for Sequencing and Custom services