sirna合成的方法主要包括:
1、化学合成
2、体外转录
3、长片断dsrna经rnaseiii类降解(如dicer、e.coli、rnaseiii)
4、sirna表达载体或者病毒载体在细胞中表达sirnas
5、pcr制备的sirna表达框在细胞中表达
前三种方法主要都是体外制备sirnas,并且需要专门的rna转染试剂将sirnas转到细胞内。后两种方法的优点在于不需要直接操作rna,依赖能够表达sirnas的dna载体或者表达框转染到细胞中。每种方法都有有缺点,具体那种方法最好取决于试验目的。
一、化学合成sirna分子:
尽管化学合成是最贵的方法,但是却是最方便的。研究人员几乎不需要做什么工作。生物公司可以根据用户要求提供高质量的化学合成sirna。主要的缺点包括价格相对来说比其他方法高,定制周期长,特别是有特殊需求的。由于价格比其他方法高,为一个基因合成3-4对sirnas的成本就更高了,比较常见的做法是用其他方法筛选出最有效的序列再进行化学合成。
最适用于:已经找到最有效的sirna的情况下,需要大量sirna进行研究
不适用于:筛选sirna等长时间的研究,主要原因是价格因素
二、体外转录合成sirna分子:
通过体外转录的方法可以合成sirnas,这样的成本相对化学合成法而言比较低,是一种性价比高的筛选sirnas的好方法。更重要的是采用这种方法能够比化学合成法更快的得到sirnas。这个方法的不足之处是实验的规模受到限制,虽然一次体外转录合成能提供足够做数百次转染的sirnas,但是反应规模和量始终有一定的限制。而且和化学合成相比,还是需要占用研究人员相当的时间。毕竟,化学合成只需要定购就可以了。值得一提的是体外转录得到的sirnas只要较低的浓度就可以达到化学合成sirnas较高浓度得到的效果。
优点:体外转录得到的sirna毒性小,稳定性好,效率高。达到同样的转染效率只需要化学合成量的1/10。
最适用于:筛选sirnas,特别是需要制备多种sirnas,化学合成的价格成为障碍时。
不适用于:实验需要大量的,一个特定的sirna,长期研究。
三、用rnase iii 消化长片断dsrna制备sirna:
其他制备sirna的方法的缺陷是需要设计和检验多个sirna序列以便找到一个有效的sirna。而用这种方法制备一份混合有各种sirnas “混合鸡尾酒” 就可以避免这个缺陷。这个方法是选择通常是200-1000碱基的靶mrna模版,用体外转录的方法制备长片断双链dsrna ,然后用rnase iii (or dicer) 在体外消化,得到一众sirnas“混合鸡尾酒”。在除掉没有被消化的dsrna后,这个sirna混合物就可以直接转染细胞,方法和单一的sirna转染一样。由于sirna混合物中有许多不同的sirnas,通常能够保证目的基因被有效地抑制。dsrna消化法的主要优点在于可以跳过检测和筛选有效sirna序列的步骤,为研究人员节省时间和金钱(注意:通常用rnase iii通常比用dicer要便宜)。不过这种方法的缺点也很明显,就是有可能引发非特异的基因沉默,特别是同源或者是密切相关的基因。现在多数的研究显示这种情况通常不会造成影响。优点:①有很高的有效性。②可跳过检测和筛选有效sirna序列步骤,节省时间和金钱。
缺点:可引发非特异的基因沉默,特别是同源或密切相关的基因。
最适用于:快速而经济地研究某个基因功能缺失的表型
不适用于:长时间的研究项目,或者是需要一个特定的sirna进行研究,特别是基因治疗
四、sirna表达载体:
多数的sirna表达载体依赖3种rna聚合酶iii 启动子(pol iii)中的一种,操纵一段小的发夹sirna在哺乳动物细胞中的表达。这3类启动子包括大家熟悉的人源和鼠源的u6启动子和人h1启动子。之所以采用rna pol iii启动子是由于它可以在哺乳动物细胞中表达更多的小分子rna,而且它是通过添加一串(3到6个)u来终止转录的。要使用这类载体,需要订购2段编码短发夹rna序列的dna单链,退火,克隆到相应载体的pol iii 启动子下游。由于涉及到克隆,这个过程需要几天的时间,同时也需要经过测序以保证克隆的序列是正确的。不过幸好载体容易大量扩增,这个优点足以弥补所有缺陷,特别是当载体在实验中确实有效的时候。如果您选择shrna,有报道显示9个寡核苷酸的环是最有效的。此法需首先化学合成一段编码sirna 正义和反义链的模板, 正义与反义序列之间由一段环(loop) 序列隔开, 插入载体pol ⅲ启动子下游, 然后转入细胞,环序列可使转录出的rna 链折叠成具发夹结构的小rna 分子, 这些小rna 可被细胞内的dicer 切割为长21bp 的sirna 有19 对互补碱基, 3'端各有2 个u 突出, 可引起特定基因沉默。与化学合成及体外酶法合成相比, 表达载体是在细胞内通过转录持续产生sirna , 所以可延长sirna 作用时间, 目前此法已被广泛应用。
优点:可进行较长期研究,带有抗生素标记的载体可在细胞中持续抑制靶基因的表达。
最适用于:已知一个有效的sirna序列,需要维持较长时间的基因沉默,或者需要用抗生素筛选能表达sirna的细胞。长期研究。
不适用于:筛选sirna序列(其实主要是指需要多个克隆和测序等较为费时、繁琐的工作)
五、sirna表达框架:
sirna表达框架(sirna expression cassettes,secs)是一种由pcr得到的sirna表达模版,能够直接导入细胞进行表达而无需事前克隆到载体中。这个方法最早是由castanotto和其同事采用,包括一个rna pol iii启动子,一段发夹结构sirna,一个rna pol iii终止位点。和sirna表达载体不同的是,secs不需要载体克隆、测序等颇为费时的步骤,可以直接由pcr得到,不用一天的时间。因此,secs成为筛选sirna的最有效工具,甚至可以用来筛选在特定的研究体系中启动子和sirna的最适搭配!如果在pcr两端添加酶切位点,那么通过secs筛选出的最有效的sirna后,可以直接克隆到载体中构建sirna表达载体。构建好的载体可以用于稳定表达sirna和长效抑制的研究。
这个方法的主要缺点是pcr产物很难转染到细胞中。如果有适合的新型转染试剂能提高sec的转染效率的话,那问题就可以解决了。另外,没有克隆到载体中的pcr片断并不适于大规模制备。
优点:无需载体克隆测序,是最有效的筛选sirna工具,甚至可用以筛选在特定的研究体系中启动子和sirna最适搭配。
缺点:pcr产物比较难转染到细胞中。如果有适合的新型转染试剂能提高sec的转染效率的话,那可以解决很大问题。另外,不能进行序列测定,pcr和dna合成时可能差生的误读不能被发现,可能会因此导致结果不理想
缺点:①pcr产物很难转染到细胞中,②不能进行序列测定,pcr和dna合成时可能产生的误读不能被发现导致结果不理想。
最适用于:筛选sirna序列,在克隆到载体前筛选最佳启动子。
不适用于:长期抑制研究。