1.化學(xué)合成
許多國(guó)外公司都可以根據(jù)用戶要求提供高質(zhì)量的化學(xué)合成siRNA。主要的缺點(diǎn)包括價(jià)格高,定制周期長(zhǎng),特別是有特殊需求的。由于價(jià)格比其他方法高,為一個(gè)基因合成3—4對(duì)siRNAs 的成本就更高了,比較常見(jiàn)的做法是用其他方法篩選出最有效的序列再進(jìn)行化學(xué)合成。
最適用于:已經(jīng)找到最有效的siRNA的情況下,需要大量siRNA進(jìn)行研究
不適用于:篩選siRNA等長(zhǎng)時(shí)間的研究,主要原因是價(jià)格因素
2.體外轉(zhuǎn)錄
以DNA Oligo為模版,通過(guò)體外轉(zhuǎn)錄合成siRNAs,成本相對(duì)化學(xué)合成法而言比較低,而且能夠比化學(xué)合成法更快的得到siRNAs。不足之處是實(shí)驗(yàn)的規(guī)模受到限制,雖然一次體外轉(zhuǎn)錄合成能提供足夠做數(shù)百次轉(zhuǎn)染的siRNAs,但是反應(yīng)規(guī)模和量始終有一定的限制。而且和化學(xué)合成相比,還是需要占用研究人員相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。值得一提的是體外轉(zhuǎn)錄得到的siRNAs毒性小,穩(wěn)定性好,效率高,只需要化學(xué)合成的siRNA量的1/10就可以達(dá)到化學(xué)合成siRNA所能達(dá)到的效果,從而使轉(zhuǎn)染效率更高。
最適用于:篩選siRNAs,特別是需要制備多種siRNAs,化學(xué)合成的價(jià)格成為障礙時(shí)。
不適用于:實(shí)驗(yàn)需要大量的,一個(gè)特定的siRNA。長(zhǎng)期研究。
3.用RNase III 消化長(zhǎng)片斷雙鏈RNA制備siRNA
其他制備siRNA的方法的缺陷是需要設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)多個(gè)siRNA序列以便找到一個(gè)有效的siRNA。而用這種方法——制備一份混合有各種siRNAs “混合雞尾酒” 就可以避免這個(gè)缺陷。選擇通常是200—1000堿基的靶mRNA模版,用體外轉(zhuǎn)錄的方法制備長(zhǎng)片斷雙鏈dsRNA ,然后用RNase III (or Dicer) 在體外消化,得到一種siRNAs“混合雞尾酒”。在除掉沒(méi)有被消化的dsRNA后,這個(gè)siRNA混合物就可以直接轉(zhuǎn)染細(xì)胞,方法和單一的siRNA轉(zhuǎn)染一樣。由于siRNA混合物中有許多不同的siRNAs,通常能夠保證目的基因被有效地抑制。
dsRNA消化法的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以跳過(guò)檢測(cè)和篩選有效siRNA序列的步驟,為研究人員節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)(注意:通常用RNAse III通常比用Dicer要便宜)。不過(guò)這種方法的缺點(diǎn)也很明顯,就是有可能引發(fā)非特異的基因沉默,特別是同源或者是密切相關(guān)的基因,F(xiàn)在多數(shù)的研究顯示這種情況通常不會(huì)造成影響。
最適用于:快速而經(jīng)濟(jì)地研究某個(gè)基因功能缺失的表型
不適用于:長(zhǎng)時(shí)間的研究項(xiàng)目,或者是需要一個(gè)特定的siRNA進(jìn)行研究,特別是基因治療
體內(nèi)表達(dá)
前面的3種方法主要都是體外制備siRNAs,并且需要專門(mén)的RNA轉(zhuǎn)染試劑將siRNAs轉(zhuǎn)到細(xì)胞內(nèi)。而采用siRNA表達(dá)載體和基于PCR的表達(dá)框架則屬于:從轉(zhuǎn)染到細(xì)胞的DNA模版中在體內(nèi)轉(zhuǎn)錄得到siRNAs。這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要直接操作RNA。
4. siRNA表達(dá)載體
多數(shù)的siRNA表達(dá)載體依賴三種RNA聚合酶III 啟動(dòng)子(pol III)中的一種,操縱一段小的發(fā)夾RNA(short hairpin RNA, shRNA)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的表達(dá)。這三類啟動(dòng)子包括大家熟悉的人源和鼠源的U6啟動(dòng)子和人H1啟動(dòng)子。之所以采用RNA pol III啟動(dòng)子是由于它可以在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)更多的小分子RNA,而且它是通過(guò)添加一串(3到6個(gè))U來(lái)終止轉(zhuǎn)錄的。要使用這類載體,需要訂購(gòu)2段編碼短發(fā)夾RNA序列的DNA單鏈,退火,克隆到相應(yīng)載體的pol III 啟動(dòng)子下游。由于涉及到克隆,這個(gè)過(guò)程需要幾周甚至數(shù)月的時(shí)間,同時(shí)也需要經(jīng)過(guò)測(cè)序以保證克隆的序列是正確的。
siRNA表達(dá)載體的優(yōu)點(diǎn)在于可以進(jìn)行較長(zhǎng)期研究——帶有抗生素標(biāo)記的載體可以在細(xì)胞中持續(xù)抑制靶基因的表達(dá),持續(xù)數(shù)星期甚至更久。
病毒載體也可用于siRNA表達(dá),其優(yōu)勢(shì)在于可以直接高效率感染細(xì)胞進(jìn)行基因沉默的研究,避免由于質(zhì)粒轉(zhuǎn)染效率低而帶來(lái)的種種不便,而且轉(zhuǎn)染效果更加穩(wěn)定。
最適用于:已知一個(gè)有效的siRNA序列,需要維持較長(zhǎng)時(shí)間的基因沉默。
不適用于:篩選siRNA序列(其實(shí)主要是指需要多個(gè)克隆和測(cè)序等較為費(fèi)時(shí)、繁瑣的工作)。
5. siRNA表達(dá)框架
siRNA表達(dá)框架(siRNA expression cassettes,SECs)是一種由PCR得到的siRNA表達(dá)模版,包括一個(gè)RNA pol III啟動(dòng)子,一段發(fā)夾結(jié)構(gòu)siRNA,一個(gè)RNA pol III終止位點(diǎn),能夠直接導(dǎo)入細(xì)胞進(jìn)行表達(dá)而無(wú)需事前克隆到載體中。和siRNA表達(dá)載體不同的是,SECs不需要載體克隆、測(cè)序等頗為費(fèi)時(shí)的步驟,可以直接由PCR得到,不用一天的時(shí)間。因此,SECs成為篩選siRNA的最有效工具,甚至可以用來(lái)篩選在特定的研究體系中啟動(dòng)子和siRNA的最適搭配。如果在PCR兩端添加酶切位點(diǎn),那么通過(guò)SECs篩選出的最有效的siRNA后,可以直接克隆到載體中構(gòu)建siRNA表達(dá)載體。構(gòu)建好的載體可以用于穩(wěn)定表達(dá)siRNA和長(zhǎng)效抑制的研究。
這個(gè)方法的主要缺點(diǎn)是①PCR產(chǎn)物很難轉(zhuǎn)染到細(xì)胞中(晶賽公司的Protocol可以解決這一問(wèn)題)②不能進(jìn)行序列測(cè)定,PCR和DNA合成時(shí)可能差生的誤讀不能被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致結(jié)果不理想。
最適用于:篩選siRNA序列,在克隆到載體前篩選最佳啟動(dòng)子
不適用于:長(zhǎng)期抑制研究。(如果克隆到載體后就可以了)