核酸药物: Rab18是GalNAc偶联siRNA诱导Hep3B细胞沉默的关键调控因子

小干扰RNA(SiRNAs)是一种通过RNA干扰(RNAi)途径特异性降解靶基因mRNA的短小(20-25bp)双链RNA分子。尽管siRNA疗法具有巨大的治疗潜力，但由于将大的、带高负电荷的核酸输送到细胞内所带来的挑战，siRNA疗法受到了限制。

结合N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)已被证明是一种成功的肝细胞靶向siRNA治疗策略，并推动了利用受体介导的siRNA摄取将siRNA靶向输送到其他类型细胞的研究。在肝细胞上，GalNAc与高表达的清道夫受体ASGPR(无唾液酸糖蛋白受体)结合，通过网状蛋白包被的内体将siRNA运送到质膜上。

人ASGPR是由两个亚基组成的异源低聚物：主要的ASGR1(去唾液酸糖蛋白受体1)亚基和次要的ASGR2(去唾液酸糖蛋白受体2)亚基，其中ASGR1是高效传递GalNAc结合的siRNA的关键。虽然GalNAc结合改善了siRNA的传递，但它仍然是一个低效的过程。

图片来源: https://doi.org/10.1016/j.omtn.2022.04.003

近日，来自美国安进全球研究部基因组研究人员在Molecular Therapy: Nucleic Acids杂志上发表了题为“RAB18 is a key regulator of GalNAc-conjugated siRNA-induced silencing in Hep3B cells”的文章，该研究证实了Rab18是GalNAc偶联siRNA诱导Hep3B细胞沉默的关键调控因子。

小干扰RNA(SiRNA)疗法近年来发展迅速，尽管存在与递送大的、高电荷的核酸相关的挑战。通过将siRNA与N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)结合在一起，在皮下注射后提供持久的肝细胞基因敲除，siRNA治疗药物已经被建立到肝脏。

GalNAc结合肝细胞上高表达的去唾液酸糖蛋白受体(ASGPR)，并利用这种清道夫受体通过内吞作用将siRNA运送到质膜上。然而，siRNA需要进入细胞质中的RNA诱导沉默复合体(RISC)才能提供有效的基因敲除，而且整个siRNA传递过程非常低效，可能是因为siRNA的内体逃逸、细胞内转运和稳定性所需的步骤。

为了揭示限制siRNA治疗药物传递的细胞因素，研究者在人肝细胞癌细胞系Hep3B中以GalNAc结合的针对HPRT1基因的siRNA传递为基础，进行了全基因组池基因敲除筛选。初级全基因组池基因敲除筛选确定了候选基因，当被敲除时，显着增强了在Hep3B细胞中的siRNA效率。

后续研究表明，敲除Rab18可以提高GalNAc、胆固醇或抗体传递的siRNA的效率，但不能提高脂质体转染法传递的siRNA的效率，这表明Rab18在siRNA传递和细胞内转运中发挥了作用。

大规模全基因组池CRISPR-基因敲除筛选实验及候选基因验证

图片来源: https://doi.org/10.1016/j.omtn.2022.04.003

在本研究中，研究者报告了使用全基因组池CRISPR-Cas9筛选的单个基因(Rab18)的鉴定，当敲除该基因时，可以在Hep3B细胞中将siRNA介导的基因沉默增强至少20倍(IC50)。鉴于目前人们对使用siRNA作为一种治疗方式的兴趣，以及对改进给药方法的需要，确定这一关键调节因子可能有助于开发未来的药理学策略以提高siRNA的疗效。

参考文献

Jiamiao Lu et al. RAB18 is a key regulator of GalNAc-conjugated siRNA-induced silencing in Hep3B cells. Mol Ther Nucleic Acids. 2022 Apr 2;28:423-434. doi: 10.1016/j.omtn.2022.04.003.