Tiểu luận Chức năng Rnai, siRNA

Bài Tiểu Luận:Sinh Học Phân Tử. Chủ Đề: Thực hiện: ĐẶNG TRƯỜNG NUYỄN. THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH,Ngày 03 Tháng 06 Năm 2008. "Việc khám phá RNAi được đưa ra lần đầu tiên bằng những quan sát của sự ức chế phiên mã nhờ biểu hiện RNA đối khuôn trong thực vật chuyển gen. Các hiện tượng này được đề cập cụ thể trong một số báo cáo về những kết quả không mong muốn trong thí nghiệm tiến hành bởi các nhà thực vật học ở Mỹ và Hà Lan những năm 1990. Với mục đích là thay đổi màu hoa của petunia, các nhà khoa học đã đưa thêm vào một số bản sao của gen mã hoá tổng hợp chalcone, một enzyme chìa khoá cho sắc tố hoa petunia thông thường có màu hồng hoặc màu tím. Gen quá biểu hiện này đưa vào với mong muốn là làm đậm màu của hoa lên, nhưng thay vào đó hoa lại có màu nhạt hơn, một phần trắng hoặc trắng hoàn toàn. Điều này chứng tỏ hoạt động tổng hợp chalcone đã bị suy giảm phần nào; trên thực tế ở hoa có màu trắng cả gen chuyển vào và gen sắc tố trong đều bị kìm hãm...." "RNA interference (gọi tắt là RNAi) là một cơ chế điều hoà biểu hiện gen được hướng dẫn bởi RNA mà bằng cách này acid ribonucleic mạch kép ức chế biểu hiện của các gen bằng các trình tự nucleatid bổ sung.Được bảo tồn trong hầu hết các sinh vật eukaryote, con đường RNAi đã tiến hoá như một hình thức miễn dịch tự nhiên chống lại virus và cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều hoà sự phát triển và bảo tồn hệ gen.RNAi thường bị nhầm lẫn với sự ức chế mạch khuôn (antisense) của biểu hiện gen. Theo con đường RNAi, các đoạn RNA mạch đơn liên kết với mRNA một cách tự nhiên và phân huỷ phân tử mRNA đó, vì vậy nó sẽ khống chế quá trình dịch mã. Còn trong sự ức chế mạch khuôn, sự phân huỷ này chỉ xảy ra khi có mặt chất xúc tác...""Dicer là một ribonuclease thuộc họ Rnase III, đây là một multidomain protein, có khối lượng phân tử khoảng 200 kDa. Dicer có khả năng phân cắt các RNA mạch kép (double-stranded RNA - dsRNA) và tiền microRNA (miRNA) thành những đoạn RNA mạch kép ngắn gọi là siRNA (small interfering RNA) khoảng từ 20-25 nucleotide, thường có hai nucleotide thừa ở đầu 3’. Cấu trúc của Dicer bao gồm:- ATPase / RNA helicase domain- Conserved PAZ domain - phần giống với Argonaute ( một thành phần khác của cơ cấu làm im lặng ) : nhận dạng và liên kết với đầu thừa 3’ của dsRNA- Hai vùng RNase III xúc tác- Vùng gắn dsRNA đầu C kết thúc (dsRBD) RNAi kiểm soát côn trùng thuộc Coleoptera Côn trùng thuộc Coleoptera và Lepidoptera hiện được nghiên cứu về tính kháng của cây trồng nhờ protein BT sau khi thực hiện chuyển nạp gen. Một cách tiếp cận mới đối với việc kiểm soát này là sử dụng RNA can thiệp (RNAi) được các nhà khoa học của Monsanto ve Devgen N.V. thực hiện. Báo cáo khoa học được công bố trên tạp chí Nature Biotechnology. RNAi-làm im lặng những gen cần thiết của côn trùng gây hại cây trồng, làm chúng dừng hấp thu dinh dưỡng và làm chất ấu trùng. Các nhà khoa học này đã ứng dụng RNAi để kiểm soát côn trùng gây hại rễ bắp (ngô) (western corn rootworm = WCR) làm mô hình mẫu cho những nghiên cứu tiếp theo. Phân tử RNA dây kép (dsRNA) với trình tự các cặp gốc, bổ sung cho các gen ATPase và tubulin (cytoskeletal component). Chúng thể hiện trong giống bắp biến đổi gen. Dùng kỹ thuật RNAI để tạo ra ngô có hàm lượng lysine cao hơn Lysine là một trong những axit amino có hạn chế nhất trong thực vật mà con người và vật nuôi tiêu dùng. Ở ngô và với các cây trồng người ta bổ sung lysine tổng hợp để làm tăng hàm lượng này. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ hãng Monsanto cho biết họ có thể thu được ngô chuyển gien có hàm lượng lysine trong hạt cao hơn nhờ sử dụng RNA can thiệp (RNAi). Trong RNAi, biểu hiện kích thích hoạt động của gien, trong trường hợp này là một gien mã hóa enzim chịu trách nhiệm làm suy biến lysine bị ức chế nhờ đưa vào RNA chuỗi kép với đoạn bổ sung cho gien mong muốn. Nhóm nghiên cứu khẳng định rằng có gia tăng sự tích lũy lysine mà không cần phải bổ sung thêm ngoài. Nghiên cứu này cho thấy không giống như chọn tạo giống thông thường mà ở đó các đặc tính cải tiến thường có tính lặn và thiếu đặc trưng tế bào, phương pháp RNAi đem lại một công nghệ hữu ích hơn để giảm điều tiết kích hoạt gien nội sinh theo cách ưu việt hơn và có tính trội. Tương hợp giữa biểu hiện và im lặng trong sự điều hòa gene Trong vòng 10 năm trở lại đây kể từ sau khi các nhà sinh học phân tử khám phá ra cơ chế kiềm hãm sự biểu hiện gene đặc hiệu nào đó thông qua RNA – gọi là con đường gây nhiễu gene thông qua RNA (the RNA interference (RNAi) pathway) – việc nghiên cứu cơ chế và ứng dụng này ngày càng trở nên một vấn đề lý thú thu hút khá nhiều sự quan tâm của các nhà sinh học góp phần tạo nên cơn sốt "thế giới RNA – RNA World". Phức hợp gây sự im lặng gene thông qua RNA gọi tắt là RICS (RNA-induced silencing complex) chứa nhiều đọan RNA ngắn nhỏ mang chức năng gây nhiễu (siRNA - small interfering RNAs) mà chính trình tự các siRNA sẽ bắt cặp RNA thông tin (mRNA) đặc hiệu của một gene nào đó. Việc bắt cặp giữa siRNA và mRNA giống như việc đóng dấu ấn lên mRNA khiến cho phân tử mRNA sau đó sẽ bị "xử trảm" (phân hủy) và điều này cũng đồng nghĩa là mRNA không còn cơ hội dịch mã thành protein nữa. Cơ chế gây im lặng gene ở giai đọan sau phiên mã này, thực sự chỉ là một phần của tòan bộ cơ chế chưa giải đáp hết. Theo đó, sự hình thành mRNA có thể ngừng lại thông qua phức hệ siRNA thứ hai có tên là RITS (RNA-induced transcriptional silencing – phức hệ gây im lặng gene ở mức độ phiên mã). Sự vận chuyển của phân tử RNA trong mạch dẫn truyền Trong những năm vừa qua, người ta đã chứng minh phân tử RNA ngòai nhiệm vụ của một dây nền trong tổng hợp protein, nó còn có nhiệm vụ quan trọng trong cây là truyền tín hiệu với khỏang cách rất xa từ tế bào này sang tế bào khác một cách liên tục. Phân tử RNAs có chức năng phối hợp trong sinh lý cây trồng như dinh dưỡng khóang, hệ thống bảo vệ chống lại sự tác hại của pathogen và virus, hiện tượng im lặng của gen.  Chúng được tải đi trong mạch dẫn truyền (mô thực vật mang các dinh dưỡng hữu cơ, đặc biệt là đường sucrose). Một bài tổng quan được công bố trên tạp chí Experimental Botany đã tóm lược các chức năng ấy với những kiến thức mới về “phloem RNAs”. Phân tử RNAs được vận chuyển trong mạch dẫn truyền được biết dưới 3 dạng sau đây: (1) phân tử RNA nhỏ, không có mật mã, rất quan trọng trong điều khiển sự thể hiện của gen, chúng bao gồm siRNA (short interfering RNA) và RNA miRNA (micro RNA); (2) bộ genome RNA của những viruses được truyền đi trong suốt thời gian lây nhiễm;(3) mRNA của tế bào thể hiện trong những mô ở khỏang cách khá xa. RNAi sử dụng trong phân tích chức năng gen cây lúa mì RNA interference (RNAi) đã được sử dụng để phân tích chức năng gen trong cây mẫu của thế giới là Arabidopsis và genome cây lúa. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng trong các loài đa bội thể vẫn còn đang ở những bước đi đầu tiên. Người ta thử áp dụng trên cây lúa mì đa bội vì cấu trúc phân tử đơn RNA có thể làm im lặng nhiều bản sao chép của các gen đồng dạng. Một tổng quan được đăng trên tạp chí Transgenic Research đã thảo luận khá sâu về sử dụng RNAi trong phân tích chức năng genome cây lúa mì. Hiện nay, phân tử RNAi  đã được sử dụng để xem xét một số gen mã hóa các yếu tố chuyển mã, enzyme cần thiết trong tổng hợp tinh bột và protein truyền tín hiệu cũng như protein dự trữ. Các giống lúa mì trì hoãn thời gian trỗ sẽ làm giảm hàm lượng amylase và làm chậm sự lão hóa đã được tạo ra thông qua phân tử RNAi. Sự đáp ứng của phân tử RNAi đã được tư liệu hóa trong nhiều mô và các giai đoạn phát triển. Một trong những hạn chế của phân tử RNAi trong lúa mì là các gen mục tiêu có những khu vực có tính chất bảo thủ và lập đoạn trong genome, làm cho cơ hội im lặng gen đối với những gen không mong muốn sẽ tăng cao Tạo hoa hồng xanh bằng kỹ thuật RNAi Vừa rồi hội nghị hoa hồng thế giới 2006 được tổ chức tại thành phố Osaka từ ngày 11-17/5/2006. Trong hội nghị ban tổ chức đưa ra triển lãm nhiều giống hoa hồng mới rất đẹp và ấn tượng. Tuy nhiên nổi trội nhất trong hội nghị lần này chính là hoa hồng xanh được tạo ra bằng kỹ thuật RNAi do sự hợp tác giữa các nhà khoa học của hai công ty Florigene và Suntory dưới sự trợ giúp về mắt kỹ thuật của Viện Khoa Học Kỹ Thuật Úc Châu (CSIRO). Hoa hồng xanh có thể được coi là chén thánh (Holy Grail) của những nhà lai tạo hoa hồng kể từ năm 1840. Khi đó hiệp hội làm vườn của Anh và Bỉ đã treo giải thưởng 500.000 francs cho người đầu tiên tạo được hoa hồng màu xanh. Các nhà di truyền học phân tử của công ty Florigene và Suntory đã đoạt được giải thưởng này, một giải thưởng đã từng làm nhụt chí biết bao nhà lai tạo hoa hồng truyền thống bằng cách kết hợp một ít yếu tố cũ, một ít yếu tố mới, một ít yếu tố vai mượn và cuối cùng là một ít yếu tố tạo ra màu xanh. Yếu tố tạo ra màu xanh trên hoa hồng chính là gen delphinidin mà các nhà di truyền của công ty Florigene đã clone từ loài hoa păng-xê (Viola x wittrockiana) để tổng hợp trực tiếp màu xanh trên cây hoa hồng. Yếu tố vai mượn chính là gen iris nhằm tạo ra enzyme DFR (the dihydroflavonol reductase), enzyme này sẽ hoàn thành chu trình phản ứng tổng hợp delphinidin trên hoa hồng. Yếu tố mới chính là một gen nhân tạo. Gen này được tạo ra bởi nhóm các nhà di truyền học của công ty Suntory bằng một kỹ thuật mới là RNA interference, viết tắt là RNAi. Kỹ thuật này được tư vấn bởi viện CSIRO nhằm mục đích tắt sự hoạt động của gen hình thành màu đỏ trong hoa hồng. Chính gen này đã đánh bại những nổ lực của nhóm nghiên cứu Florigene nhằm làm hoạt hóa chu trình delphinidin trong hoa hồng gần cả một thập kỷ nay. Chính vì thế mà các nhà khoa học của Suntory đã tạo ra một gen “câm lặng” để vượt qua sự khó khăn này bằng kỹ thuật RNAi. Kỹ thuật RNAi là một hướng rất mới trong nghiên cứu y sinh khoảng 25 năm trở lại đây. Đội ngũ nghiên cứu của TS. Peter Waterhouse ở Viện CSIRO, Canberra, Úc đã đi tiên phong trong việc sử dụng kỹ thuật RNAi cho việc khám phá và ứng dụng các chức năng của gen trong cây trồng. Mặc dù lúc đầu hình thái của hoa hồng có màu hoa cà nhạt nhưng nó là hoa hồng đầu tiên trên thế giới có khả năng di truyền tạo ra những hoa hồng xanh thực sự làm cầu nối cho việc hình thành phổ màu trên hoa hồng từ màu xanh tái chuyển sang màu xanh vùng Địa Trung Hải hay thậm chí là màu xanh nước biển. Như vậy có thể nói rằng đây là loài hoa mang tình thương mại đầu tiên trên thế giới được hình thành bằng kỹ thuật RNAi. Hoa hồng xanh của Florigene là sự báo trước một tương lai tươi sáng cho các nhà nhân giống cây trồng trong thế kỷ 21. Hoa hồng xanh được tạo ra như thế nào? Trong cây trồng có một loại phân tử được gọi là anthocyanin được coi là sắc tố chủ đạo trên hoa, trái và các mô tế bào khác. Thông thường các màu chính của hoa bắt nguồn từ anthocyanin với sự có mặt của một ít các chất carotenoid màu vàng. Ngoài ra anthocyanin dihydrokaempferol (DHK) lại là một enzyme chi phối cho cả 3 chu trình hình thành sắc tố trên cây trồng bao gồm: cyanidin, pelargonidin và delphinidin. Gen cyanidin mã hóa một enzyme làm thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành chu trình cyanidin dẫn đến biểu hiện các màu đỏ, hồng hay màu tím hoa cà. Trong khi đó gen delphinidin không hiện diện trong cây hoa hồng sẽ mã hóa một enzyme khá tương đồng cho việc thay đổi enzyme DHK nhằm hình thành sự tổng hợp màu theo chu trình delphinidin. Một loại enzyme khác có tến gọi là dihydroflavinol reductase (DFR) sẽ hỗ trợ các màu chỉ chị trong cả ba chu trình trên (hình 1). Enzyme này rất quan trọng vì không có nó sẽ không thể tạo màu trên các cánh hoa. Chính vì vậy mà các đột biến gen DFR đều cho ra những hoa có màu trắng. Trong hoa hồng không có gen delphinidin để hình thành màu theo chu trình của nó. Chu trình delphinidin có thể hình thành màu đỏ hoặc xanh trên hoa dưới sự tác động của DRF và pH. Hình 1: Sơ đồ chu trình tổng hợp anthocyanin chỉ ra vai trò của dihydrokaempferol và ba nhánh chu trình hình thành nên các màu khác nhau. Khung màu đỏ là chu trình delphinidin góp phần hình thành màu xanh trên hoa hồng. Nguồn hình từ công ty Florigene Trong suốt thế kỷ 20, các nhà lai tạo hoa hồng đã tạo ra một loạt màu hoa lạ như hoa hồng màu lilac hay hoa hồng xám được coi là bước đệm để tạo ra hoa hồng xanh. Tuy nhiên chúng là những biến thể hiếm từ chu trình cyanidin. Bơi vậy chúng ta có thể hiểu rằng tại sao việc lai tạo truyền thống không thể tạo ra hoa hồng xanh như mong muốn bởi vì hoa hồng về mặt di truyền không có gen để tạo ra chu trình delphinidin. Chính vì thế các nhà khoa học Florigene đã đi một bước rất dài bằng việc clone gen delphinidin từ loài hoa dã yến thảo vào năm 1991. Vào khoảng giữa thập niên 1990 các nhà khoa học đã có những kỹ thuật hoàn hảo cho việc lai tạo hoa hồng và tạo hoa từ các dòng tế bào nuôi cấy mô. Cũng trong khoảng thời này, công ty Florigene đã có giống hoa hồng đỏ thẩm đầu tiên được làm từ gen delphinidin có tên gọi là “Cardinal”. Việc kết hợp gen cyanidin và gen delphinidin đã tạo ra một giống hoa hồng màu đỏ tía rất ấn tượng. Dĩ nhiên nó không phải màu xanh nhưng về mặt kỹ thuật đó là một bước tiến rất lớn. Chính vì thế để tạo ra một bông hồng màu xanh, các nhà nghiên cứu Florigene cần một loại bông hồng trắng trong đó gene DFR đã bị bất hoạt. Các nhà nghiên cứu của công ty Florigene thường hay tư vấn với nhóm nghiên cứu của TS. Peter Waterhouse ở Viện CSIRO, Úc Châu. Vào năm 2001 TS.Waterhouse đã thảo luận việc sử dụng kỹ thuật RNAi nhằm ức chế một gen mong muốn để sau đó có thể thay thế bằng một gen khác. Do đó các nhà khoa học của công ty Florigene ngay lập tức nhận ra được lợi ích của việc dùng kỹ thuật RNAi nhằm ức chế hoạt động của gen DFR trong hoa hồng đỏ dẫn đến ức chế chu trình cyanidin và sau đó chuyển gen delphinidin với một gen DFR hoàn toàn mới nhằm hoàn chỉnh chu trình tổng hợp delphinidin trong hoa hồng. Cùng lúc đó các nhà nghiên cứu của công ty Suntory, Nhật Bản cũng có cùng ý tưởng bằng cách dùng kỹ thuật RNAi để ức chế gen DFR sau đó họ tạo dòng (clone) một gen delphinidin mới từ loài hoa păng-xê (pansy) và gen DFR từ hoa iris. Các gen DFR của hoa hồng và iris khá tương tự nhau và chia sẽ nhiều đoạn mã DNA nhưng kỹ thuật RNAi cũng rất tinh tế bởi vì nó có thể ức chế gen DFR của hoa hồng mà không ảnh hưởng đến gen DFR của hoa iris bằng việc tạo ra một cấu trúc ức chế gen có tác dụng tạo ra các phân tử dsRNA kẹp tóc (hairpin dsRNA) với trình tự tương đồng với gen DFR của hoa hồng. Vì thế để tạo ra bông hồng xanh, các nhà khoa học của Suntory đã áp dụng một bộ 3 gen. Một gen nhân tạo được dùng cho kỹ thuật RNAi nhằm ức chế gen DFR của hoa hồng làm cho hoa hồng không biểu hiện màu. Sau đó chuyển gen delphinidin từ loài hoa păng-xê và gen DFR từ loài hoa iris sẽ tạo ra hoa hồng có hàm lượng delphinidin rất cao trong cánh hoa (hình 2). Tuy nhiên cũng phải lưu ý một yếu tố ảnh hưởng đến màu xanh trên cánh hoa đó chính là độ pH tế bào và đó là một trong những lý do chính là tại sao các loài hoa có cùng chu trình anthocyanin nhưng lại có màu khác nhau. Khi nồng độ pH tế bào mang tính kiềm thì sắc tố của anthocyanin thường trở nên xanh hơn. pH của đất không ảnh hưởng hay ảnh hưởng rất ít đến pH tế bào cánh hoa. Nồng độ pH tế bào cánh hoa thường mang tính di truyền. Cánh hoa hồng thông thường có nồng độ pH khoảng 4.5 chính vì vậy để tạo ra các cánh hoa hồng có nồng độ pH thấp thì rất hạn chế. Vì vậy các nhà khoa học mới nghĩ đến kỹ thuật ức chế gen bằng kỹ thuật RNAi nhằm xác định những gen ảnh hưởng đến tính axít của cánh hoa hay điều chỉnh màu của cánh hoa theo những hướng khác.Hình 2 : Quy trình hình thành bông hồng xanh với sự hỗ trợ của kỹ thuật RNAi. Nguồn hình từ CSIRO. Bông hồng xanh là một trong những sản phẩm được tạo ra từ việc ứng dụng kỹ thuật RNAi. Đây là một trong hàng loạt ứng dụng của RNAi trong nghiên cứu y sinh và là công cụ rất hữu ích cho việc tìm hiểu và khám phá các chức năng bí ẩn của các gen trong thời đại nghiên cứu hậu genome (post-genomic era). Giải Nobel Y học 2006 TS. Andrew Z. Fire (trái, 1959) và TS. Craig C. Mello (1960). Nguồn: www.umassmed.edu và www.yorku.ca Giải Nobel trong sinh lý học hay y học năm nay được trao cho Giáo sư Andrew Z.Fire, Đại học Stanford, California, Mỹ và Giáo sư Craig.C.Mello, Đại học y Massachusetts, Worcester, Mỹ. Họ nhận giải nobel cho công khám phá ra RNA mạch kép gây nên sự tăng cường hoạt động gene trong một kiểu tương đồng phụ thuộc, một quá trình có tên là can thiệp RNA (RNAi ). Khám phá của họ đã phát giác một cơ chế mới điều hòa gene, và cơ chế hóa sinh học liên quan giữ vai trò then chốt trong nhiều quá trình ngoại bào thiết yếu. Tổng hợp RNA mạch kép bên trong tế bào có thể giảm bớt hoặc thủ tiêu hoạt động gene bằng can thiệp RNA - như cơ chế. Hệ thống kiểm soát biểu hiện gene này đã chứng tỏ tầm quan trọng cho cả sự phát triển của một tổ chức lẫn chức năng sinh lý học của tế bào và mô. Hơn nữa, can thiệp RNA bảo vệ chống lại sự nhiễm virus RNA, đặc biệt ở thực vật và động vật có xương sống và bảo đảm ổn định hệ gene bằng cách giữ im lặng các nhân tố di động. Hiện nay, mạch kép RNA được sử dụng như một công cụ mạnh mẽ để thử nghiệm giải thích chức năng của bất kì gene thiết yếu nào trong tế bào. Sự khám phá ra can thiệp RNA vừa có một ảnh hưởng to lớn trong nghiên cứu y sinh học và hầu như sẽ lãnh đạo thuyết ứng dụng y học trong tương lai. Giới thiệuQuá trình biểu hiện gene là một nguyên tắc cơ bản quan trọng đối với mọi cơ thể sống. Hầu hết gene cư trú trên nhiễm sắc thể định vị trong nhân tế bào và tự biểu hiện thông qua hệ thống tổng hợp protein trong tế bào chất. Nguyên liệu di truyền đã được xác định như deoxyribonucleic acid (DNA) vào 1944 [1] và dạng xoắn kép tự nhiên của DNA được phát giác vào 1953 ( bởi Francis Cricks, Jame Watson và Maurice Wilkins - giải Nobel sinh lý học hay y học 1962 ). Cùng thời điểm, vấn đề chính nổi lên là bằng cách nào DNA trong nhân tế bào có thể chi phối tổng hợp protein trong tế bào chất. Điều đó đề xuất một nucleic acid khác (RNA), hoạt động như chất trung gian trong quá trình. Và vì thế thuyết trung tâm đã được phát biểu có hệ thống,ví dụ thuyết cho rằng thông tin di truyền được phiên mã từ DNA sang RNA và sau đó dịch mã từ RNA thành protein. RNA mang thông tin di truyền đầu tiên người ta tin là RNA trong ribosome. Do đó trong nhiều năm thuyết trên được phát biểu có hệ thống là "một gene - một ribosome - một protein ". Vào 1961, Francois Jacob và Jacques Monod đã miêu tả một phương thức điều hòa gene tưởng tượng, họ nhận giải Nobel trong sinh lý học hay y học 1965 cùng với Andre Lwoff. Trong phương thức của họ, họ đề xuất rằng gene được phiên mã thành một loại RNA chuyên biệt, RNA thông tin (mRNA ). Sau này,mRNA được chứng minh có đời sống ngắn, không phải RNA ribosome chỉ đạo sản tổng hợp protein. Rồi thì, Marshall Nirenberg và Gobind Khorana đã làm gián đoạn mã di truyền và đã có thể ấn định từ mã hóa (codon,bộ ba nucleotide ) thành hai mươi amino acid (họ nhận giải Nobel sinh lý học hay y học 1968 cùng với Robert Holley). Francis Cricks đã dự đoán rằng một phân tử RNA có thể hoạt động như một chất nhận giữa mRNA và amino acid, và một RNA bền, ngắn và ngay lập tức RNA vận chuyển (tRNA ) đã được xác định như một chất nhận đã được dự đoán trước .Trong nhiều năm, RNA thông tin được tin là chịu trách nhiệm cho trình tự nucleotide liên tục trên DNA. Bởi vậy một sự ngạc nhiên hoàn toàn khi Phillip Sharp và Richard Roberts trình bày vào 1977 rằng trình tự mRNA có thể được xây dựng không liên tục trong hệ gene (gene phân mảnh, giải Nobel 1993 ). Điều đó cho thấy rằng phân tử RNA dài (tiền RNA, RNA dị biệt trong nhân) được cắt nối thành nhiều RNA ngắn trưởng thành,Sharp và Roberts vì thế đề xuất rằng trình tự mRNA,exon,dường như được cắt ra ngoài từ sự phiên mã sơ cấp,và tách ra,trong khi trình tự ở giữa, intron, bị suy thoái. Điều đó trực tiếp cho thấy sự sắp xếp không liên tục của trình tự mRNA trên DNA có liên hệ quan trọng với tiến hóa. Cộng thêm vào đó,quá trình cắt nối RNA có thể khác nhau giữa các mRNA con cháu, và nhiều hơn một protein bắt nguồn từ phiên mã sơ cấp (lựa chọn cách thức cắt nối). Sự khám phá ra RNA có thể hoạt động như chất xúc tác đưa đến một triển vọng nhanh mới về vai trò của RNA (giải Nobel hóa học dành cho Sidney Alatman và Thomas Cech vào 1989). Đó là phát giác tức thời rằng RNA có thể xúc tác cho phản ứng tự nhân đôi và tổng hợp nên những phân tử RNA khác (ribozyme ), mở đầu cho luồng ý kiến cho rằng RNA là nguyên liệu di truyền đầu tiên trên trái đất. Một " thế giới " RNA được tin là tồn tại trước khi DNA đón nhận vai trò là nguyên liệu di truyền then chốt, và RNA chuyển đến giữ vai trò liên lạc giữa DNA và protein. Sự khám phá chất xúc tác RNA không những liên hệ mật thiết với tiến hóa mà còn đề xuất được RNA giữ vai trò hoạt động nhiều hơn trong biểu hiện gene đã nhận ra từ sớm. Đến bây giờ một thiết lập tốt là RNA ribosome xúc tác hình thành liên kết peptide trong dịch mã.Một số lớn phân tử RNA nhỏ làm việc qua liên kết với protein trong phức hợp Ribonucleoprotein (RNP). Có những protein không mã hóa ảnh hưởng tới phiên mã (ví dụ,ở người,snRNA 7SK bám vào nhân tố phiên mã), dịch mã (ví dụ, RNA SRP tại điểm nhận biết kết thúc dịch mã),tự nhân đôi (ví dụ, telomerase RNA) và cấu trúc nhiễm sắc thể (ví dụ,RNA XIST, nguyên nhân hội chứng bất hoạt nhiễm sắc thể X). Số khác điều hòa hoàn thiện RNA (ví dụ, RNA M1 trong RNAse P, snRNAs và snoRNAs) và phụ trách RNA (RNA chỉ đạo). Những hạt RNP khác nhau này bây giờ đang được mở rộng nghiên cứu để hiểu được những vai trò chuyên biệt của chúng trong tế bào.Vào những năm đầu thập niên 1980 đã phát giác ở Escherichia coli có những phân tử RNA nhỏ (dài khoảng 100 nucleotide) có thể bám vào một trình tự bổ trợ trên mRNA và kiềm chế dịch mã [2,3].Hiện nay khoảng 25 trường hợp điều hòa lệch - hoạt động RNA vô nghĩa được nhắc đến ở E.coli [4].Điều hòa dịch mã bởi RNA vô nghĩa cũng xảy ra ở sinh vật nhân chuẩn được chứng minh lần đầu vào 1993 khi gene chi phối sự phát triển của bộ phận sinh dục của tuyến trùng Caenorhabditis elegans được nghiên cứu [5,6].Trong nhiều năm, trường hợp dữ liệu hoàn hảo này của điều hòa phiên mã bổ nhiệm được lưu tâm như một điều bỏ ngõ. Cơ chế thu nhận được nhiều điều kèm theo khi một ví dụ thứ hai về một RNA điều hòa nhỏ được tìm thấy ở C.elegans [7], bởi vì trong trường hợp này thỉnh thoảng các trình tự cũng hiện diện trong nhiều loài khác.Tuy nhiên, tình thế thay đổi một cách mãnh liệt khi một số lớn phân tử RNA nhỏ,goi là microRNA ( miRNA ),được phát giác vào 2001 [8-10].Trước khi khám phá ra can thiệp RNA ,một hiện tượng được gọi là gene ( hay RNA ) im lặng đã được liệt kê ở thực vật.Điều đáng chú ý là những thử nghiệm hồi 1990 có một dòng gene hợp nhất vào hệ gene (một gene vận chuyển) có thể không những giảm bớt hay kích thích hoạt động gene mà còn có thể kiềm chế biểu hiện của các trình tự tương đồng, một hiện tượng gọi là tương đồng phụ thuộc gene im lặng. Kiềm chế hoạt động gene có thể giữ chân mức độ phiên mã (phiên mã gene im lặng,TGS) [11-13], hoặc mức độ phiên mã bổ nhiệm (phiên mã bổ nhiệm gene im lặng, PTGS) [14-18].Một PTGS - như quá trình gọi là chế ngự cũng đã thiết lập ở nấm Neurospora crassa [19]. Phân tích sự nhiễm virus ở thực vật đem lại cái nhìn thấu đáo về cơ chê của PTGS [20-21].Tuy nhiên, mặc dù rõ ràng rằng RNA giữ vai trò then chốt trong gene im lặng, hiện tượng vẫn còn bí ẩn cho đến lúc khám phá can thiệp RNA cung cấp lời giải thích ngoài tầm mong đợi với nhiều hệ quả thâm thúy.Sự khám phá can thiệp RNAAndrew Fire và Craig Mello đã công bố nghiên cứu hé lộ về cơ chế can thiệp RNA trên Nature vào năm 1998 [22]. Nó được biết sớm hơn với tên gọi RNA vô nghĩa [23 ], nhưng rõ ràng RNA có nghĩa [24] cũng có thể là gene im lặng,kết quả thu thập trái ngược với phương thức thông thường nhất. Tuy vây,nhờ có sự thật là cả RNA có nghĩa lẫn RNA vô nghĩa có thể là nguyên nhân của sự im lặng, Mello đã chứng tỏ rằng cơ chế không thể chỉ sự bắt cặp giữa RNA im lặng với mRNA,và ông ấy đặt ra thuật ngữ can thiệp RNA cho cái cơ chế chưa biết[25].Trên tạp chí Nature, Fire va Mello đã thử nghiệm kiểu hình ảnh hưởng của việc tiêm RNA vào bộ phân sinh dục của C.elegan.Họ thiết lập một RNA có nghĩa/vô nghĩa, nhưng cả RNA có nghĩa hay vô nghĩa đứng tách riêng ra, bởi vì họ đã dự đoán kiểu hình (Hình1).Hơn nữa chỉ tiêm mạch kép RNA (dsRNA) dẫn tới một hiệu ứng thua lỗ của mRNA đích. Fire và Mello đã diễn tả một loạt những kết quả không quá phức tạp mà dự đoán trước được trong nhiên cứu. Những kết quả chính có thể tóm tắt như sau:Đầu tiên,i m lặng là hiệu ứng gây nên bởi sự tiêm mạch kép RNA, hơi hơi hay không phải tất cả RNA mạch đơn.Thứ hai, im lặng đặc trưng cho một mRNA tương đồng với RNA mạch kép, các mRNA khác không ảnh huởng gì.Thứ ba, RNA mạch kép chịu trách nhiệm cho trình tự mRNA trưởng thành; cả intron lẫn trình tự đoạn khởi động là phản ứng đáp ứng. Điều này biểu thị một sự phiên mã bổ nhiệm, coi như là cơ chế của tế bào chất.Thứ tư, mRNA đích xuất hiện đề xuất cho rằng nó bị suy thoái.Thứ năm, chỉ vài phân tử mạch kép RNA trên một tế bào là vừa đủ hoàn tất sự im lặng. Điều này biểu thị mRNA mạch kép đã đuợc khuyếch đại và /hoặc hoạt động xúc tác hơn là phản ứng.Thứ sáu, hiệu ứng RNA mạch kép có thể trải rộng giữa các mô thậm chí ngay đến các dòng mô con, gợi ý một sự di truyền hiệu ứng giữa các tế bào.Hơn nữa, Fire và Mello đã lưu ý rằng can thiệp RNA (RNAi) có thể cung cấp lời giải thích cho hiện tượng nghiên cứu ở thực vật trong nhiều năm: phiên mã bổ nhiệm gene im lặng(PTGS)Sau cùng, họ kết thúc các trang tạp chí bằng sự suy đoán về một khả năng có thể rằng "RNA mạch kép có thể được sử dụng bởi tổ chức thay cho gene im lặng sinh lý". Hình 1.Hiệu ứng kiểu hình sau khi tiêm RNA mạch đơn hay mạch kép RNA unc22 vào bộ phận sinh dục của C.elegan.Gene unc22 mã hóa cho protein sợi myosine. Hạ thấp hoạt động của unc22 làm cắt đứt lối di chuyển co giật,tiêm mạch kép RNA vào, nhấn mạnh không phải mạch đơn RNA, kích thích kiểu hình co giật ở con cháu.Hình 2. Hiệu ứng của lượng mRNA mex-3 trong phôi sau khi tiêm mạch đơn hay mạch kép RNA mex-3 vào bộ phận sinh dục của C.elegans. mRNA mex-3 khá dư thừa trong bộ phận sinh dục và phôi sớm. mRNA đã bị mất mát sau khi tiêm vào RNA mạch kép, trong lúc tiêm RNA vô nghĩa chỉ kích thích lượng mRNA trong một chừng mực. Chừng mực màu nâu phản ánh lượng mRNA hiện diện.Trên trang Nature, Fire và Mello đã không nhận được một thế đứng vững chắc trong số báo đó dù cho RNA mạch kép hoạt động theo cơ chế phiên mã hay cơ chế phiên mã bổ nhiệm. Tuy nhiên trong một nghiên cứu sau đó trên tờ PNAS xuất bản cùng năm, Fire đã cung cấp bằng chứng chắc chắn củng cố rằng mRNA là đích nhắm của RNA mạch kép (nhận ra qua mạch bổ trợ), và mRNA đích bị suy thoái trước khi dịch mã, ví dụ RNA mạch kép sử dung RNA đích tác động lến mức độ phiên mã bổ nhiệm[26]. Ông ta đã diễn tả một phương thức chuyên biệt cho thấy bằng cách nào mà RNA mạch kép có thể thực hiện chức năng xúc tác theo kiểu mRNA đích tương đồng của sự suy thoái. Phương thức này khác biệt một cách mơn trớn so với phương thức vô nghĩa đơn giản tại cùng thời điểm, không chỉ dự đoán mối tương tác giữa một RNA mạch đơn im lặng và mRNA. Nó có lẽ được tổng hợp lại trên tờ PNAS, Fire cũng dự đoán khả năng cơ chế can thiệp RNA có thể là một "chiến thuật" đặc biệt gần như sự đề kháng virus ở các tổ chức cấp thấp (được so sánh với phản ứng đáp ứng interferon toàn diện của động vất có vú).Trong vòng một năm, sự hiện diện của RNA im lặng được cung cấp tư liệu ở nhiều tổ chức khác nhau, đáng kể là sâu cải, trùng trypanosome, thực vật, planaria, thủy tức và cá ngựa[27]. Những thí nghiệm đầu tiên trong môi trường nuôi cấy tế bào động vật có vú, không thể đưa ra một phản ứng đáp ứng can thiệp RNA có hiệu lực và chuyên biệt bởi vì một phản ứng sính lý tiền trội của tế bào đối với mRNA dài. Tuy nhiên,khi tế bào bị bóc trần, mạch kép RNA ngắn dài 21 nucleotide, cũng đã là một trình tự đích im lặng có hiệu lực chứa trong những tế bào này[28]. Vì vậy,phát sinh hiện tượng can thiệp RNA ở các tế bào nhân chuẩn đã được chứng minh một cách nhanh chóng;một ngoại lệ đáng chú ý là nấm sinh sản, Saccharomyces cerevisiae.Sự soi rạng cơ chế can thiệp RNAMột thời gian ngắn sau khi khám phá ra can thiệp RNA ,nhận thấyPTGS ở thực vật có tương quan với một quần thể RNA nhỏ (mỗi RNA nhỏ dài 25 nucleotide), và chính RNA này chứa cả trình tự có nghĩa lẫn vô nghĩa [29]. Có đề xuất rằng RNA này xác định PTGS.Hơi sớm nhưng theo sau sự khám phá ra can thiệp RNA ở tế bào động vật,quần thể RNA nhỏ nói lên rằng RNA mạch kép cũng đã làm quen PTGS ở thực vật[30].Hóa sinh can thiệp RNA được làm sáng tỏ hơn nữa trong một hệ thống invitro dựa trên những phần chiết phôi ruồi giấm[27].Có thể nhận thấy RNA mạch kép được hoàn thiện tới một đoạn RNA mạch kép dài 21-23 nucleotide[31], một sự đồng thuận tuyệt vời với dữ liệu của PTGS ở thực vật[29].Từ đó đã đề xuất rằng mạch kép RNA ngắn,siRNA chỉ đạo phân tách mRNA.Rồi thì,Fire và Mello đã có thể theo dõi quá trình invivo[32]. Họ thiết lập một RNA mạch kép dài được phân tách thành những RNA nhỏ (chiều dài khoảng 25 nucleotide), và RNA vô nghĩa gây nên sự suy thoái của mRNA thông qua bắt cặp base với mRNA.Vì vậy tạo nên mạch kép RNA,liên hệ với hiệu ứng trọng lượng phân tử thấp.Cơ chế phân tử liến quan với can thiệp RNA sau đó đã được phát giác (Hình 3).Trong hệ thống invitro,xây dưng trên môi trường nuôi cấy tế bào ruồi giấm,giải thích rằng một phức hợp lớn gọi là RISC (RNA -làm giảm bớt sự im lặng phức tạp) là đích nhắm của mRNA thông qua một RNA vô nghĩa ngắn,và rằng mRNA bị phân tách rồi suy thoái[33]. Sau nữa,nhận thấy rằng RISC chứa đựng ít nhất một thành viên của dòng protein a-gô-nôt,dòng protein hoạt động như một endonuclease và cắt mRNA (ngày nay, thường được tham khảo như chức năng cắt thành từng lát mỏng).Điều đó cũng giải thích rằng Ribonulcease -III,tương tự nuclease, gọi là Dicer chịu trách nhiệm hoàn thiện mạch kép RNA thành RNA ngắn[34].Trong một hệ thống chắc chắc,đặc biệt là thực vật,bộ phận sinh dục và nấm,một RNA phụ thuộc RNA polymerase (RdRP) đóng vai trò quan trọng trong di truyền và /hoặc khuyếch đại siRNA[35] . Hình 3. Quá trình can thiệp RNA và cơ chế hóa sinh liên quan.Mạch kép RNA được cắt thành những mảnh nhỏ (siRNA) bởi endonuclease Dicer. Mạch vô nghĩa được nạp vào phức hợp RISC và liên kết phức hợp với mạch RNA bằng bắt cặp base. Phức hợp RISC cắt mạch RNA, và sau đó thì mRNA suy thoái.Vì thế, chỉ trong vài năm một lượng thông tin đồ sộ tích lũy được trên các protein chuyên biệt , phức hợp protein liên quan tới can thiệp RNA và tường tận cơ sở phân tử các bước đặc biệt của quá trình[36-39].Ý nghĩa sự khám phá can thiệp RNAHiển nhiên là từ lúc khám phá ra ý nghĩa can thiệp RNA đã vấp phải phản đối.Những hệ quả nghiên cứu xa hơn được tóm tắt như sau: (Hình 4)Hình 4. Những quá trình ngoại bào phụ thuộc vào cơ chế can thiệp RNA .Phức hợp RISC và Dicer đóng vai trò trung tâm tiêu diệt sự xâm lấn của virus RNA (1), sự loại trừ phiên mã từ những nhân tố di động (transposon) và DNA lặp lại (2),cản trở tổng hợp protein gây ra bởi RNA nhỏ di truyền lại trong tế bào (3), và can thiệp RNA trung gian cấm chỉ phiên mã (4).Cơ chế cũng được sử dụng khi siRNA được gửi gắm vào trong các thí nghiệm tế bào học để kiềm chế hoạt động của các gene chuyên biệt (5).Hình vẽ đã giản lược, các phức hợp RISC và Dicer có thể biến đổi tùy thuộc quá trình ngoại bào.1. Can thiệp RNA chống lại sự nhiễm virus:Phát hiện của Fire và Mello tế bào có thể hoàn thiện tiêm RNA mạch kép và loại trừ RNA mạch đơn tưong đồng giúp đề xuất can thiệp RNA cấu tạo nên cơ chế bảo vệ chống lại sự xâm nhập của virus. Người ta đã sớm nhận ra tế bào thực vật có cơ chế bảo vệ chống lại sự xâm nhập của virus dựa trên hiện tượng PTGS [40,41]. Khi bắt đầu đã lộ ra PTGS là một lưỡng trị thực vật thay cho can thiệp RNA, công việc sớm này ở thực vật ủng hộ đề xuất can thiệp RNA liên quan tới sự bảo vệ tế bào chống lại sự xâm nhập của virus. Hiện nay,chúng ta biết rằng cơ chế chống đối virus này làm việc ở thực vật,bộ phận sinh dục và sâu bọ bay,trái lại vẫn chưa rõ thích hợp thế nào với động vật có xương sống, kể cả người.2. Can thiệp RNA bảo đảm ổn định hệ gen bằng cách đón giữ các phần tử di động im lặng:Người ta đã đề xuất sớm rằng RNAi/PTGS ở C.elegans và thực vật có thể cản trở hoạt động của transposon (các nhân tố di động trong hệ gen).Tiếp theo, có thể nhận thấy các thành phần của cơ chế can thiệp RNA bị đột biến ở C.elegans, transposon được hoạt hóa và nhân tố di động này là nguyên nhân xáo trộn chức năng hệ gene[42,43].Từ đó đề xuất rằng transposon-chứa đựng những vùng hệ gen chứa cả mạch DNA được phiên mã,RNA mạch kép được định dạng, và quá trình can thiệp RNA loại trừ những sản phẩm không ưa thích. Như thể là RNA mạch kép ngắn cũng có thể chỉ đạo điều hành nhiễm sắc tử và tăng cường phiên mã (nhìn bên dưới), điều này sẽ là một phương thức khác đón giữ lam bất hoạt transposon (nhìn phía bên dưới 4). Ngay nếu như cơ chế này vẫn chưa được phát giác,thì rõ ràng rằng nếu cơ chế can thiệp RNA không có hiệu lực,các transposon không bi giữ lại bởi kiểm soát dưới, nó có thể bắt đầu nhảy và là nguyên nhân của hiệu ứng có hại của hệ gen.Điều đó chứng tỏ RNA im lặng có thể tái hiện một sự "bảo vệ miễn dịch" của hệ gene[44].Gần 50% hệ gene chúng ta có virus và nhân tố transposon mà chúng phải xâm lấn hệ gene chúng ta trong một khóa học tiến hóa. Cơ chế can thiệp RNA có thể nhận ra sự xấm lấn của virus RNA mạch kép (hoặc mạch kép sao chép định dạng từ virus RNA) và tăng cường lây nhiễm bởi sự suy thoái RNA. Hệ thống can thiệp RNA vì thế chia xẻ những điểm đặc biệt quan trọng với hệ thống miễn dịch động vật có xương sống: nó nhận ra các điểm xâm lấn (RNA mạch kép), nuôi dưỡng các phản ứng đáp ứng ban đầu và tiếp theo khuyếch đại để loại trừ nhân tố ngoại lai.3. Can thiệp RNA như cơ chế kiềm chế tổng hợp protein và điều khiển sự phát triển của tổ chức:Ngay sau khi khám phá ra RNA ngắn là hiệu ứng của can thiệp RNA, người ta nhận thấy rằng có một lớp RNA trong hệ gene cùng một kích thước ở bộ phận sinh dục,ở sâu bọ bay, ở chuột và người; RNA nhỏ này gọi là microRNA (miRNA )[8-10]. Thực vật cũng chứa đựng một lớp phân tử RNA này trong hệ gene[45]. Sự soi rạng miRNA mở đầu cho những nghiên cứu sôi nổi trong tự nhiên về lớp phân tử RNA này. Các RNA của C.elegans-lin4 và let7.RNAs được chú ý như nguyên mẫu, và những ví dụ cho trường hợp thỉnh thoảng phát giác ở một vài tổ chức[46]. miRNA nhỏ được hoàn thiện từ thể kẹp tóc lớn hơn-như điềm báo trước từ can thiệp RNA-như cơ chế [47-48](Hình 4). miRNAs có thể điều hòa biểu hiện gene bằng cách bắt cặp base với mRNA, kết quả là suy thoái mRNA hay tăng cường dịch mã.Hiện nay,ước lượng có khoảng 500 miRNAs ở tế bào động vật có vú,và khoảng 30% điều hòa bởi miRNAs. Điều đó cho biết miRNAs đóng vai trò quan trọng trong suốt qua trình phát triển ở thực vật, C.elegans và động vật có vú. Vì thế,miRNAs phụ thuộc biểu hiện gene đặc trưng cho nguyên tắc cơ bản mới của điều hòa gene.Tuy nhiên, ý nghĩa đầy đủ của RNAs điều hòa nhỏ có lẽ vẫn chưa rõ ràng.4. Can thiệp RNA như cơ chế giữ gìn nhiễm sắc tử cô đặc và tăng cừơng phiên mã:Những nghiên cứu ở thực vật cho thấy gene im lặng có thể giữ chân mức độ phiên mã (TGS). Sau khi khám phá ra can thiệp RNA, ngay lập tức người ta thấy TGS ở thực vật điều hành thông qua can thiệp RNA như cơ chế [49,50]. Ở nấm sinh sản bằng cách phân đôi Schizosaccharomyces pombe[51,52], muộn hơn là ruồi giấm và động vật có xương sống, đôi khi có những quá trình giữ cho vùng dị nhiễm sắc được cô đặc và tăng cường phiên mã. Cộng thêm vào đó, cơ chế can thiệp RNA điều hòa hoạt động những gene nằm trực tiếp kế bên khối nhiễm sắc tử cô đặc. Hiện tượng này khó hiểu ở mức độ phân tử,mặc dù biến đổi histone, điểm bám chuyên biệt của protein làm cô đặc nhiễm sắc tử (HP1) và methyl hóa DNA đều đóng vai trò quan trọng [ 46]. Tuy thế, hiển nhiên hoạt động này trên nhiễm sắc tử là tối quan trọng cho chức năng chính xác của hệ gene và bảo quản hệ gene được nguyên vẹn.5. Can thiệp RNA cống hiến một công cụ thí nghiệm mới để kiềm chế gene chuyên biệt.Mục tiêu hoạt động của can thiệp RNA trực tiếp đề xuất rằng hiện tượng này có thể sử dụng như một phương pháp chung để thúc đẩy gene chuyên biệt và trông thấy kết quả hiệu ứng kiểu hình. Ngay lúc rõ ràng hoạt đông này có thể được hoàn thành như một kiểu hiệu lực rằng thực chất bất cứ gene nào trong tổ chức đều có thể nghiên cứu được chức năng. Sau nghiên cứu ban đầu ở C.elegans, kỹ thuật này gần như có thể ứng dụng được từ tế bào đến hầu hết các tổ chức khác, kể cả tế bào động vật có vú. Chủ đích này của gene im lặng do can thiệp RNA vừa có một ảnh hưởng to lớn trong việc nghiên cứu chức năng các gene riêng biệt. Kỹ thuật này bây giờ được khai thác không những trong nuôi cấy tế bào mà còn trong cấy chuyển gene. Khung DNA được gửi gắm vào trong các tổ chức dưới sự kiểm soát của đoạn khởi động (promoter), và RNA mạch kép cấu trúc thể kẹp tóc được sản xuất và hoàn thiện hơn nữa để đạt tới những hiệu ứng chuyên biệt trong điều hòa hoạt động gene6. Can thiệp RNA phải là một giải quyết hữu ích trong điều trị bệnh di truyền trong tương lai:Khả năng để đạt tới can thiệp RNA chi phối điều hoà hoạt động gene trong cấy chuyển gene đã khuyến khích nhiều cuộc khảo sát tỉ mỉ, mặt khác có thể là một lựa chọn hữu dụng trong điều trị y học [53, 54].Những kết quả hứa hẹn đã được trình bày ở một vài động vật điển hình [55-58] và ngay cả trong những thử nghiệm lâm sàng gần đây, nhưng hãy còn quá sớm để nói trước kết quả của những thử thách đầy cam go này.Kết luậnSự khám ra tế bào có một cơ chế đặc biệt nhằm tăng cường biểu hiện của các gene tương đồng bằng việc nhận ra và hoàn thiện mạch kép RNA đã vượt quá mong đợi và mở rộng hiểu biết của chúng ta về kiểm soát gene. Đặc biệt, cơ chế can thiệp RNA có thể sử dụng RNA mạch kép vào trong tế bào như thể là RNA mạch kép con cháu trong tế bào. Sự phát triển của một tổ chức và chức năng chính xác của mỗi tế bào và mô tùy thuộc vào một cơ chế can thiệp RNA còn nguyên vẹn. Sự nhiễm virus RNA có thể bị cản trở bởi can thiệp RNA, đăc biệt ở thực vật và động vật bậc thấp, những nhân tố ngoại lai trong hệ gene (virus và transposon ) có thể bị giữ im lặng. Cuối cùng,s ự khám phá ra can thiệp RNA không chỉ cung cấp cho chúng ta một công cụ thí nghiệm mạnh mẽ mới để nghiên cứu chức năng của các gene mà còn nuôi dưỡng những mong đợi của chúng ta về những ứng dụng tương lai của can thiệp RNA trong y học.Phương pháp chống HIV mới Các nhà nghiên cứu bệnh viện Brigham và Phụ nữ (Boston),  Trường Y Harvard tại Boston (Mỹ) đã tìm ra hơn 200 mục tiêu tấn công virus HIV thông qua 273 mã gien của con người. Đây là các mã gien HIV sử dụng để xâm nhập vào tế bào và sinh sản. Kết quả quan sát cho thấy, HIV dựa vào các tế bào của bệnh nhân để sinh trưởng, sử dụng 9 loại gien và 15 loại protein mã hóa để  xâm nhập vào tế bào, tìm kiếm nơi chứa đựng DNA và bắt đầu phá hủy DNA. Chúng tạo ra một tập hợp virus bao bọc lấy tế bào, tiếp tục tự phát triển số lượng cho đến khi tế bào đó chết đi. Những virus mới sẽ tiếp tục tìm kiếm những tế bào khác trong cơ thể người. Một loại thuốc mới được tạo ra có ảnh hưởng trực tiếp đến các chất protein trong cơ thể người, làm cản trở hoạt động của virus HIV. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp mới có tên siRNA. DNA chứa đựng mã di truyền của toàn bộ cơ thể và RNA sẽ là vật di truyền học được sử dụng để dịch mã này tạo ra các tế bào thiếu hụt gien. Sau đó họ cho virus HIV xâm nhập vào những tế bào này. Cách thức hoạt động của virus HIV khi xâm nhập vào các tế bào thiếu hụt gien được quan sát kỹ lưỡng. Trong số 273 gien được tìm thấy, không có gien nào có triệu chứng của căn bệnh thế kỷ AIDS. Các virus HIV không thể biến đổi gien để chống lại sự tương tác của loại thuốc mới này. Chất sát trùng dựa trên siRNA có thể giúp bảo vệ chuột khỏi quá trình xâm nhiễm của HSV-2 Việc nhiễm HSV-2 (Herpes simplex virus 2 – một dòng virus gây chứng mụn rộp trên người và động vật) gây ra nhiều vấn đề đáng quan tâm về sức khỏe, nó có thể gây nên tình trạng thể trạng người bị nhiễm giảm sút và hơn thế nữa, HSV-2 còn được coi là một yếu tố quan trọng giúp cho việc lây lan HIV diễn ra mạnh mẽ hơn. Việc tìm kiếm một tác nhân đóng vai trò như thuốc sát trùng hiệu quả nhằm ngăn cản sự lây lan HSV-2 qua đường tình dục sẽ có ý nghĩa rất lớn trong việc ngăn chặn quá trình lây nhiễm HVI và các bệnh lây nhiễm khác. Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng người ta có thể ứng dụng hiện tượng gây nhiễu quá trình biểu hiện gene qua RNA (RNA interference - RNAi) trong việc chống lại các dòng virus tấn công thực vật và các sinh vật khác. Các nghiên cứu này tập tring vào việc khai thác RNAi để kiểm hãm sự xâm nhiễm của virus. Kế bước các nghiên cứu này, Palliser và cộng sự vừa công bố online trên tờ Nature ngày 23-11 (doi:10.1038/nature04263) cho thấy bằng cách nhỏ vào âm đạo chuột chất sát trùng dựa trên siRNA có thể giúp bảo vệ chuột khỏi quá trình xâm nhiễm của HSV-2.Các siRNA được thiết kế để kiềm hãm đặc hiệu hai gene HSV-2 UL27 và UL29 là các gene mã hóa glycoprotein vỏ màng và protein gắn DNA. Chúng được trộn với lipid để tăng cường hiệu quả hấp thu vào trong các tế bào nền và tế bào biểu mô ở âm đạo. Quá trình kiềm hãm sự biểu hiện gene xảy ra ở âm đạo và ống tử cung ngòai của chuột diễn ra ít nhất 9 ngày. Kết quả cho thấy là các siRNAs đã dung nạp khá tốt, không kích họat các gene phản ứng interferon hoặc gây ra các chứng viêm nhiễm phụ; hơn nữa nó còn bảo vệ chuột khỏi cái chết từ sự xâm nhiễm HSV-2. Kết quả này cho thấy siRNA là một ứng viên hấp dẫn như là một thành phần thiết yếu trong việc thiết kế các thuốc sát trùng nhằm ngăn cản các bệnh lây nhiễm hay xâm nhiễm. Vaccine cho tôm, một hướng nghiên cứu đầy tiềm năng và gian khó (23-01-2007) Bệnh virus trên tôm đang là một thảm họa cho nền sản xuất nuôi trồng thủy sản cho Việt Nam và thế giới. Hiện tại các loại virus gây bệnh trên tôm sú đang phổ biến tại Việt nam là virus gây hội chứng đốm trắng (WSSV – White spot syndrome virus), hoại tử (IHHNV – Infectious hypodermal and haematopoietic necrosis virus), bệnh còi (MBV – Monodon baculovirus), đầu vàng (YHV – Yellow-head virus), v.v… Theo ước tính của Bộ Thủy sản, thất thoát do bệnh virus gây ra cho tôm sú vào khoảng 30% – 50% sản lượng thu hoạch. Với sản lượng tôm sản xuất hàng năm vào khoảng 350.000 tấn, Việt Nam là nước sản xuất tôm lớn thứ hai thế giới sau Trung Quốc (450.000 tấn). Việc nghiên cứu ngừa và phòng bệnh virus cho tôm đang là đề tài nóng bỏng cho các phòng thí nghiệm thế giới. Tôm khoẻ mạnh (trái) và tôm nhiễm WSSV (phải) Đối với tôm, cũng như các loài động vật không xương sống, hệ thống miễn dịch của chúng không giống như hệ thống miễn dịch của loài có xương sống. Tôm chỉ dựa trên hệ thống miễn dịch tế bào thông qua interferon là chính. Tôm có những hệ thống miễn dịch cơ thể nhưng theo cơ chế chưa thật rõ ràng. Do vậy việc tiêm vaccine cho tôm dưới dạng kháng nguyên như cho động vật máu nóng chưa mang lại kết quả. Do vậy các phương pháp khác để tăng khả năng miễn dịch ngắn hạn cho tôm đang được thử nghiệm.      Hiện tại có hai nguyên lý tạo miễn dịch ngắn hạn cho tôm đang được các phòng thí nghiệm tích cực đầu tư, đó là: vaccine thụ động (passive vaccine) và vaccine bằng RNA sợi đôi.     + Vaccine thụ động dựa trên nguyên tắc tạo kháng thể chống lại protein vỏ của virus trên động vật có xương sống, sau đó sử dụng kháng thể này bổ sung vào thức ăn cho tôm nhằm tăng khả năng kháng nhiễm bệnh virus cho tôm. Trên thế giới, Trung Quốc và Hàn Quốc đang thử nghiệm một chế phẩm IgY của trứng gà có tiêm protein P28 (protein vỏ của WSSV). Kháng thể kháng protein P28 này được cho tôm ăn và họ đã thu nhận được kết quả khả quan. Tôm ăn IgY kháng P28 đã sống sót nhiều hơn nhiều so với đối chứng khi nhiễm bệnh đốm trắng.+ Phương pháp thứ hai là phương pháp gây miễn dịch bằng iRNA hay RNA sợi đôi. Những RNA sợi đôi có chứa trình tự tương đồng với các gene của virus đã làm tăng khả năng kháng bệnh của tôm lên một cách rất đáng kể. Việc tiêm những RNA sợi đôi đã làm tăng họat động của hệ thống nhận biết virus của tế bào tôm, làm giảm khả năng nhân lên của virus trong tế bào tôm. Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Warr (Hoa Kỳ) đã công bố thí nghiệm (2005) bảo vệ được 90% tôm không chết sau 10 ngày gây nhiễm với virus đốm trắng. Trong khi đó, tôm đối chứng đã chết hơn 95% sau 5 ngày. Cũng trên nguyên lý đó, nhóm của giáo sư Vlac (Hà Lan, 2005) sử dụng siRNA (small interfering RNA) tiêm cho tôm cũng đạt được kết quả tương tự. Đó là hai hướng chính trong chiến lược tìm vaccine cho tôm.      Ở Việt Nam, hướng nghiên cứu dùng vaccine thụ động đang được chú trọng. Để tạo được kháng thể kháng lại protein virus tôm, chúng ta có thể dùng protein vỏ của tôm hoặc virus tôm hoàn chỉnh. Muốn có virus tôm hoàn chỉnh, chúng ta cần số lượng virus đủ nhiều và nguồn virus ổn định. Muốn như vậy, cần phải có một hệ thống nhân virus tôm lên nhanh từ một mẫu ban đầu. Trong nỗ lực tìm nhân tố có thể nhân virus tôm lên trong tế bào nuôi cấy in vitro, TS. Văn Thị Hạnh (Viện Sinh học nhiệt đới – Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam) đã thành công trong việc dùng tế bào côn trùng để nhân các loại virus tôm. Khi nhân được các loại virus tôm, việc tạo kháng thể kháng lại các loại virus tôm trong gà hay thỏ có thể thực hiện được mộ cách đơn giản. Sử dụng các kháng thể đó để làm tăng khả năng kháng bệnh cho tôm là đề tài của Trung tâm CNSH TP. HCM đang triển khai kết hợp với TS. Văn Thị Hạnh. Tế bào côn trùng Song song với việc sử dụng virus nguyên, một số loại protein vỏ của virus tôm cũng đang được tổng hợp bằng con đường protein tái tổ hợp. Khả năng kháng virus của các kháng thể kháng protein vỏ virus này cũng đang được thử nghiệm. Đây là đề tài trọng điểm có thể mang lại những kết quả mang tính đột phá, song không thể nào không được nghiên cứu một cách thấu đáo. Việc nghiên cứu tìm ra vaccine cho tôm là một công việc còn nhiều ẩn số. Đó là cuộc chạy đua của các phòng nghiên cứu trên thế giới không chỉ vì tính kinh tế mà còn vì sự hiểu biết của khoa học. Gene knock-out", "gene knock-in" và "gene knock-down" là những thuật ngữ chỉ các quy trình can thiệp làm biến đổi cấu trúc của một hay nhiều gene đẫ biết rõ trình tự. Chức năng của các "knockout gene", "knockin gene" và "knockdown gene" sẽ bị thay đổi so với các gene gốc. Gene knock-down Trong trường hợp này người ta sử dụng một đoạn DNA hay RNA có trình tự bổ sung với gene cần tác động hoặc bổ sung với RNA thông tin (mRNA) của nó. Các đoạn này sẽ kết hợp với các gene cần tác động hay các mRNA làm giảm biểu hiện của gene. Căn cứ vào thay đổi của kiểu hình có thể hiểu hơn về chức năng của gene bị tác động. Sử dụng RNA can thiệp kích thước nhỏ (small interfering RN: siRNA) là phương pháp được ứng dụng trong gene knock-down. Cứu thị lực chuột bằng tế bào gốc Các nhà khoa học đã cứu được thị lực của chuột bằng cách tiêm tế bào gốc vào mắt của chúng. Thành công này làm dấy lên hy vọng có thể điều trị một số dạng mù ở người bằng tế bào gốc lấy từ chính tuỷ xương của bệnh nhân. Có thể điều trị một số dạng mù loà bằng tế bào gốc. Nhóm nghiên cứu do Martin Friedlander thuộc Viện Nghiên cứu Scripps (Mỹ) đứng đầu tập trung vào một nhóm bệnh về mắt có tên gọi viêm võng mạc sắc tố. Ở bệnh này, tế bào trong võng mạc thoái hoá theo thời gian, gây mất thị lực dần dần và một số trường hợp gây mù loà. Hiện không có phương pháp điều trị hiệu quả đối với bệnh này vốn gây ảnh hưởng tới 1/3.500 người.Nhóm nghiên cứu đã trích một nhóm tế bào từ tuỷ xương của chuột trưởng thành và tiêm chúng vào mắt của chuột mới sinh trước khi võng mạc của chúng thoái hoá. Chuột sơ sinh mang một phiên bản của gien gây bệnh viêm võng mạc sắc tố. Kết quả là các mũi tiêm ngăn không cho tình trạng mắt xấu hơn, đặc biệt là tế bào nón. Võng mạc chứa hàng triệu tế bào nón. Chức năng của nó là giúp mắt hoạt động tốt trong ánh sáng chói và rất cần cho sự nhìn sắc nét. Chuột được điều trị cũng có thể dò thấy ánh sáng được chiếu vào mắt của chúng trong khi nhóm không được điều trị bị mù hoàn toàn. Tế bào gốc có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác. Tuy nhiên, giới khoa học vẫn chưa rõ chúng giúp mắt như thế nào trong trường hợp này. Trước đây, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng tế bào gốc có thể ngăn chặn tình trạng thoái hoá của mạch máu trong võng mạc, có lẽ là bằng cách kết hợp với mạch máu. Chúng cũng có thể nằm trong mắt và tạo ra một số phân tử giúp cả mạch máu cũng như tế bào nón sống sót. Friedlander hy vọng thị lực của bệnh nhân viêm võng mạc sắc tố có thể được duy trì bằng tế bào gốc tuỷ xương của chính họ. Ở người, sự suy thoái của mắt không bắt đầu cho tới tuổi trưởng thành. Nhóm dự định thử nghiệm phương pháp này trên người trong vòng 12 tháng tới nếu có thể thu thập đủ bằng chứng rằng kỹ thuật đó là an toàn. Lois Smith, chuyên gia nghiên cứu các bệnh về mắt tại ĐH Harvard, cũng nhất trí rằng đây là một trong những phương pháp điều trị hứa hẹn nhất đối với bệnh mù loà. Viêm võng mạc sắc tố có nhiều nguyên nhân khác nhau nên khó có thể tìm ra một loại thuốc điều trị cho mọi bệnh nhân.Tế bào gốc cũng có thể được sử dụng để điều trị các dạng mù phổ biến hơn. Nguyên nhân gây mù phổ biến nhất là thoái hoá điểm đen liên quan tới tuổi và bệnh màng lưới ở bệnh nhân tiểu đường. Đây là hai chứng bệnh mà trong đó mạch máu trong mắt phát triển bất bình thường đằng sau võng mạc. Máu và chất dịch thoát ra từ những mạch này, làm tổn thương các tế bào nhạy ánh sáng và cuối cùng tạo ra một điểm mù lớn trong trường thị giác trung tâm. Tế bào gốc có thể được chuyển đổi để tạo ra những phân tử ức chế sự phát triển của mạch máu. Có cách khác để trị chứng thoái hoá điểm đen. Các chuyên gia thuộc ĐH California chuẩn bị  tiến hành cuộc thử nghiệm lâm sàng đầu tiên liên quan tới việc sử dụng kỹ thuật RNA can thiệp (RNAi) Đây là một tiến trình tự nhiên, trong đó sự hiện diện của dsRNA trong tế bào cuối cùng sẽ phá huỷ RNA thông tin (mRNA) và dừng hoạt động sản xuất protein. Giới khoa học cho rằng RNAi đã tiến hoá để bảo vệ tế bào khỏi bị virus xâm nhập. Trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng đầu tiên, bác sĩ sẽ tiêm trực tiếp nhiều phiên bản Cand5, một loại dsRNA nhỏ (siRNA) vào nhãn cầu của bệnh nhân mắc chứng suy thoái điểm đen. Cand5 phong toả sự sinh trưởng của các mạch máu bất bình thường bằng cách tấn công mRNA. mRNA này được sao chép từ một gien để sản xuất protein VEGF. Do vậy, protein sẽ không được tạo ra.