起初,，在原版的中心法則中,，RNA的地位是頗有些尷尬的，它既不儲存遺傳信息,，也不執(zhí)行生命活動,，似乎就只是一個(gè)兩頭跑的小弟，不辭辛勞的將遺傳信息鏈從DNA給蛋白質(zhì),，從此在DNA和蛋白質(zhì)面前似乎矮了三分,。

然而，現(xiàn)在RNA作為一位隱藏很深的大Boss已經(jīng)成功逆襲了,，DNA的政令傳達(dá),、蛋白質(zhì)的潛能挖掘完全依仗于RNA的運(yùn)籌帷幄。不然,，RNA一發(fā)浪,，細(xì)胞就瘋狂，而紛至沓來的炎癥,、疾病等全都是細(xì)胞瘋狂后所留下的后遺癥所致,。

既如此，通過靶向RNA來治療疾病,，很快就被科研者提上了日程,。近年來，識時(shí)務(wù)為俊杰的RNA倒也是心甘情愿地與科學(xué)家積極配合,，從懷孕并發(fā)癥再到神經(jīng)退行性疾病,，無不發(fā)揮著舉足輕重的作用，為此科研者也通過顯微鏡定格了RNA沖鋒陷陣的美麗身影。

SiRNA的高速公路

對RNA治療,，一切已盡在掌握之中,。沉默特異性基因表達(dá)，siRNA絕對是把絕佳利器,。理論上,，針對特定的RNA，合成特異性互補(bǔ)序列來調(diào)節(jié)基因表達(dá),，最終可達(dá)到沉默致病基因的目的,。但siRNA的靶向傳遞一直是困擾著科研者的一個(gè)挑戰(zhàn)，目前Khvorova實(shí)驗(yàn)室正在制定一種可成功將這些分子傳遞給靶細(xì)胞/器官的策略,。

圖像：COS-7細(xì)胞內(nèi)早期內(nèi)含體被GFP-EEA1（綠色）所標(biāo)記,，而用熒光標(biāo)記的化學(xué)修飾的siRNA呈紅色。顯然,，內(nèi)化的siRNA是通過富含EEA1的內(nèi)含體載體來進(jìn)行傳遞的,，細(xì)胞核則用DAPI染成藍(lán)色。

核糖體是維持生命的重要組成部分,，它們用于解碼RNA的遺傳指令并編碼蛋白質(zhì),。Korostelev實(shí)驗(yàn)室的新證據(jù)揭示了一種新機(jī)制：核糖體可作為監(jiān)管者來確保遺傳密碼的準(zhǔn)確性。在核糖體校對指令時(shí),，可隨時(shí)發(fā)現(xiàn)RNA中錯(cuò)誤的“語法”,。當(dāng)遇到錯(cuò)誤的“字符”時(shí)，核糖體不能正確鎖定RNA,，該“字符”即可被清除。

圖像：描繪了核糖體結(jié)構(gòu)的X射線晶體學(xué),。

精子們?yōu)榱艘獙?shí)現(xiàn)它們的“圣杯”——完成卵子的受精,，是需要很長的一段路要走的。以上圖片則是精子在減數(shù)分裂過程中的一張快照,。精子發(fā)生的前期過程可分為四個(gè)階段：細(xì)線期（leptotene）,、偶線期（zygotene）、粗線期（pachytene）和單倍體期（diplotene）,。

這些階段在小鼠睪丸中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可視化,。緊隨著細(xì)線期的是偶線期（第二行），同源染色體開始配對,，且因端粒在細(xì)胞核的一端聚集成簇而形成了偶線期花束（zygotene bouquet）,。在粗線期（第三行），成對的染色體縮短和增厚,。最后,，在單倍體階段（第四行），成對染色體開始分裂為兩對染色單體，并于此時(shí)產(chǎn)生交叉互換現(xiàn)象,。

圖像：用DAPI（藍(lán)色）,、抗SYCP3抗體（綠色）和γ-H2AX抗體（紅色）共同染色精母細(xì)胞，然后熒光顯微鏡圖像可視化精母細(xì)胞,。在細(xì)線階段,，每條染色體均可見兩條細(xì)線。

沉默是金,？No,！是粉紅色的！

自從Craig Mello和Andrew Fire在1998年發(fā)現(xiàn)RNAi后,，將RNAi用于治療疾病的研究便如火如荼地開展起來,。RNAi以不同類型的RNA（如miRNA和siRNA）為剎車閘，來快速沉默基因表達(dá)途徑,。

因而RNAi是有可能被應(yīng)用于沉默任何基因的表達(dá),，甚至包括一些傳統(tǒng)意義上不可治療的致病基因。Khvorova實(shí)驗(yàn)室正致力于挖掘此療法的巨大潛力來治療更多疾病,。

圖像：在一次注射后,，小鼠大腦皮層神經(jīng)元中熒光標(biāo)記的、化學(xué)修飾的siRNA被標(biāo)記為紅色,，細(xì)胞核用DAPI染成藍(lán)色,。

核糖體專輯中 No. 70S交響樂

蛋白質(zhì)的翻譯過程同樣復(fù)雜，而管理此過程的核糖體頗有些指揮交響樂的大師風(fēng)范,，它引導(dǎo)許多樂器（如mRNA和tRNA）成功地發(fā)揮正確的音符（用正確的氨基酸來構(gòu)建蛋白質(zhì)）,，此過程給Joseph Haydn留下了深刻印象。

圖像：低溫電子密度分解70S核糖體的核苷酸圖片,。

尋蹤覓寶,，花樣翻新的治療手段

人類基因組是密集度非常高的數(shù)據(jù)，它包含30億個(gè)堿基對,，并位于23對染色體中,。而每個(gè)染色體則包含了成百上千的基因，且攜帶編譯蛋白的指令,。為了研發(fā)針對特定疾病的相關(guān)療法,，首先必須在這個(gè)龐大的數(shù)據(jù)檔案中找到存有缺陷的基因。

在過去十年中,，研究者已經(jīng)創(chuàng)建了許多工具來幫助搜索,、替換或打開/關(guān)閉這些致病基因，已可將其視為自身細(xì)胞的個(gè)人Google搜索,。

圖像：將小鼠皮下注射含有磷酸膽堿的DHA-hsiRNA化合物（PC-DHA-hsiRNA,，紅色）,。采集腎臟標(biāo)本，固定后用LTA（綠色,，腎近端小管）,，DAPI（藍(lán)色）和T1ɑ（白色，腎小體）進(jìn)行染色,。

mRNA作為細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA以及功能行使者蛋白質(zhì)之間的聯(lián)絡(luò)員，其對蛋白質(zhì)翻譯的調(diào)節(jié)信息已經(jīng)被基礎(chǔ)科學(xué)研究人員充分掌握,，并且已經(jīng)利用此類知識研發(fā)疫苗和其他疾病如癌癥和zika病毒的治療劑,。

圖像：在活酵母細(xì)胞中成像的單個(gè)mRNA（綠色）和核包膜（紅色），并分析了mRNA的核出口路徑,。時(shí)間分辨率為17 ms/810面板,，等同于從405,000張圖像獲取的數(shù)據(jù)。

眾所周知，RNA療法的挑戰(zhàn)之一就是如何將藥物遞送到身體的特定組織,。Khvorova實(shí)驗(yàn)室目前正在修改RNA分子,，以使其能夠更好地輸送到諸如大腦等組織中。該圖像顯示,，在將這些siRNA分子注射到腦脊液（CSF）后,，可直接靶向并沉默掉腦中的Htt基因（亨廷頓病基因）。

圖像：小鼠腦組織切片（細(xì)胞核,，藍(lán)色,；靶向Htt基因的siRNA，粉紅色）的熒光顯微鏡檢測圖片,。

風(fēng)靡全球的基因編輯技術(shù)

CRISPR現(xiàn)在風(fēng)靡全球,，利用該技術(shù)可以大刀闊斧地對基因組進(jìn)行編輯，甚至還可改變對活細(xì)胞和生物體內(nèi)的基因,。在未來，可實(shí)現(xiàn)在人類基因組的精確位置準(zhǔn)確無誤地對基因突變進(jìn)行修正,，以治療疾病的遺傳原因,。

圖像：免疫組織切片染色。肺腫瘤對膽管和膽管癌標(biāo)志物細(xì)胞角蛋白19(Ck19,brown)呈陽性,。圖像是使用光學(xué)顯微鏡(10×鏡頭)拍攝的,。

有絲分裂期間，染色體表面覆蓋了一個(gè)神秘的蛋白質(zhì)層——染色體層,，其中所包含的蛋白質(zhì)多數(shù)是胞內(nèi)各種生命過程的必需組分,，包括mRNA的合成,、核糖體組裝、DNA雙鏈斷裂修復(fù),、端粒維持和細(xì)胞凋亡調(diào)控,。

圖像：增殖標(biāo)記Ki67是有絲分裂過程中遷移至染色體層的核仁蛋白的最佳染料之一。這個(gè)共聚焦圖像單平面中,，則記錄了進(jìn)行有絲分裂的RPE-1細(xì)胞,，并用抗Ki67抗體進(jìn)行免疫染色。

亨廷頓病的新克星——hsiRNA

早在十六世紀(jì),，亨廷頓?。℉D）舞蹈癥狀就已經(jīng)引起了科研者的關(guān)注，其中“舞蹈”一詞主要用來描述其高度不協(xié)調(diào)的運(yùn)動特征,。由于這種疾病的未知性質(zhì),，當(dāng)時(shí)的患病者有時(shí)會被指控為被魔鬼附身，有些患者甚至在十七世紀(jì)被當(dāng)做女巫而受到迫害,。

由于缺乏簡單有效的向大腦傳遞寡核苷酸的方法,，RNAi在神經(jīng)科學(xué)研究中的應(yīng)用受到了限制。Khorova實(shí)驗(yàn)室則研究出一種新方法,，即在無需載體的前提下,，神經(jīng)元也可通過膽固醇自動傳遞作用來內(nèi)化疏水修飾的siRNA（hsiRNA）,。

另，他們已經(jīng)鑒定了靶向亨廷頓蛋白mRNA的功能性hsiRNA以特異性沉默該基因（亨廷頓病基因的突變導(dǎo)致亨廷頓氏病）,。

圖像：HeLa細(xì)胞內(nèi)化亨廷頓hsiRNA一個(gè)小時(shí)后的熒光圖片（細(xì)胞核，藍(lán)色,；hsiRNA,，紅色；內(nèi)質(zhì)網(wǎng),，綠色）,。

冉冉升起的新星：反義寡RNA/DNA鏈

反義寡核苷酸是與特定序列互補(bǔ)的單鏈DNA或RNA，其中反義RNA可通過結(jié)合特異性mRNA鏈來阻斷蛋白質(zhì)的翻譯,，而反義DNA也可用于靶向特異性互補(bǔ)RNA,。 因而，針對致病基因的特定序列合成反義RNA/DNA,，開辟了一個(gè)可行合理的治療疾病策略,。

圖像：用倒置顯微鏡（細(xì)胞核，藍(lán)色,；亨廷頓蛋白,，紫色；Cy5標(biāo)記的反義寡核苷酸,，綠色）觀察腦室內(nèi)注射反義寡核苷酸后的小鼠小腦,。

扼住病毒復(fù)制的喉嚨

位于細(xì)胞表面的RNASEK蛋白是胞吞作用或吞噬分子進(jìn)入細(xì)胞所必需的蛋白,，同樣RNASEK蛋白也是某些病毒侵入細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制的必要蛋白，如甲型流感病毒,，登革熱病毒和人類鼻病毒（造成常見感冒的50％）,。

Brass Lab最新發(fā)表的Cell Report表示，可通過小干擾RNA（siRNAs）讓RNASEK蛋白表達(dá)基因沉默,，進(jìn)而可阻止多種致病病毒的復(fù)制,。

圖像：通過OMX：DeltaVision定位顯微鏡獲取的HeLa細(xì)胞表面下CALM口袋的超分辨率圖像。

清晰可見的RNA分子

現(xiàn)階段,，先進(jìn)的顯微鏡技術(shù)——RNAscope,，一種高度靈敏的原位雜交方法，可允許任何RNA分子的可視化,。Khvorova實(shí)驗(yàn)室的研究者正在使用這項(xiàng)技術(shù)來研究各種神經(jīng)變性疾病中特異性mRNAs的定位,。

圖像：使用共焦顯微鏡將原代神經(jīng)元中Hprt mRNA實(shí)現(xiàn)可視化（細(xì)胞核，藍(lán)色,；Htt mRNA,，綠色；Hprt mRNA,，紅色）,。

線蟲短暫而可視化的一生

秀麗隱桿線蟲常被看作一種模型生物體，被用以研究胚胎細(xì)胞在發(fā)育過程中是如何分化和溝通,。利用CRISPR / Cas9技術(shù)可將綠色熒光蛋白編碼序列插入線蟲的pie-1位點(diǎn),，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)秀麗隱桿線蟲生命周期中成年性腺和胚胎發(fā)育過程的可視化。

圖像：PIE-1表達(dá)于生殖細(xì)胞減數(shù)分裂的粗線期,，并在受精后胚胎發(fā)生過程中分離到種系卵裂球（P1,，P2，P3和P4）和兩個(gè)P4子細(xì)胞（Z2 / Z3,，原始生殖細(xì)胞）,。

PIE-1 :: GFP菌株是由CRISPR / Cas9介導(dǎo)的同源重組而產(chǎn)生的，旨在在內(nèi)源的pie-1位點(diǎn)的緊鄰終止密碼子的上游引入GFP編碼序列,。該圖像是用共聚焦系統(tǒng)掃描頭（該頭部安裝在具有40×透鏡的倒置顯微鏡上）獲取的,。

被拯救的核糖體

核糖體作為細(xì)胞的工廠，以RNA的形式解碼蛋白質(zhì)翻譯過程,。 細(xì)胞應(yīng)激期間,，因過早的轉(zhuǎn)錄終止或mRNA切割或其他機(jī)制，一個(gè)翻譯核糖體會在mRNA的末端停滯并且失去活性,。 Korostelev 實(shí)驗(yàn)室一直致力于闡明停滯的核糖體被拯救然后再循環(huán)的機(jī)制，該機(jī)制可確保失活的核糖體能再次被用于蛋白翻譯過程,。

圖像：大腸桿菌70S核糖體與ArfA結(jié)合并釋放因子RF2的3.2?分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu)圖,。

將皮膚細(xì)胞改造為腦細(xì)胞,？

神經(jīng)退行性疾病研究的一個(gè)重大挑戰(zhàn)就是缺乏可用于實(shí)驗(yàn)的患者樣本。Khvorova實(shí)驗(yàn)室的研究人員正在研發(fā)一種攻克此難題的新方法,，就是利用將亨廷頓舞蹈病患者的皮膚細(xì)胞（成纖維細(xì)胞）轉(zhuǎn)化為腦細(xì)胞（神經(jīng)元）的能力來研究疾病,。

圖像：以光學(xué)顯微鏡記錄的通過過表達(dá)miR-9和miR-124以及四個(gè)神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元細(xì)胞的重編程過程。圖像顯示從第0天（左上）,，第9天（右上）,，第19天（左下）和第26天（右下）細(xì)胞的轉(zhuǎn)換。第26天則顯示出完整的神經(jīng)元轉(zhuǎn)換,。

參考文獻(xiàn)：http://www./pictureshow/rna-therapeutics