反义核酸

反义核酸^[1][2][3]是指能够与特定mRNA精确互补、特异阻断其翻译的RNA或DNA分子。这一技术被称为反义核酸技术，其中包括反义RNA、反义DNA和核酶（ribozymes）。反义核酶作为一种基因下调调节剂，在抑制有害基因表达和控制基因过度表达方面发挥了重要作用。

反义核酸可以通过多种途径获得，包括人工合成的短小反义寡聚核苷酸（antisense oligodeoxyncleotides，AON），这些AON可以是未经修饰的，也可以是经过硫代磷酸酯化（PS）、磷酸二酯化（PO）和甲基化的修饰。另一种方法是使用人工表达载体，包括单个基因和多个基因的联合反义表达载体，它们是通过基因重组技术将靶基因序列反向插入到载体的启动子和终止子之间的产物。第三种来源是天然存在的反义核酸分子，虽然分离纯化较为困难。

反义RNA是一段能够与mRNA完全互补的小分子RNA或寡聚核苷酸片段。它可以抑制mRNA的翻译过程，同时也能影响基因DNA的转录。具体来说，反义RNA通过与mRNA结合形成空间位阻，阻碍核糖体与其结合，或者激活内源性RNase或ribozyme，导致mRNA降解。此外，反义RNA还能抑制转录后mRNA的加工修饰，并防止成熟的mRNA从细胞核转移到细胞质中。

反义DNA则是指能够与基因DNA双链中有义链互补结合的短小DNA分子。它主要通过与基因DNA双螺旋的调控区特异结合形成DNA三聚体（triplex），或者与DNA编码区结合，从而终止正在进行的mRNA转录。

核酶是由Cech等人发现的一种具有酶催化活性的RNA，它能在RNA前体成熟的过程中精确地自我切除某些片段并重新连接。核酶广泛存在于生物细胞中，具有锤头状和发夹两种结构。它的酶活性中心由两个臂和中间的功能区组成，这两个臂序列高度保守，与靶RNA特异互补结合，相当于一种反义RNA，而功能区则可通过降解RNA的磷酸二酯键而分解消化靶RNA。核酶在作用过程中不会消耗自身，而是依赖于严格的空间结构形成，裂解部位通常位于靶RNA分子中GUX三联体（X：C、U、A）下游方向即3'端。除了天然存在，核酶也可以人工合成，通过设计特异性序列和利用基因工程技术生产。

反义核酸作为基因治疗药物之一，具有高度特异性、高生物活性、丰富的信息量、高效性和最优化的药物设计等特点。由于其通过特异的碱基互补配对作用于靶RNA或DNA，类似于“生物导弹”，并且可以直接阻止疾病基因的转录和翻译，因此被认为是一种理想的基因治疗方法。此外，反义核酸还具有低毒性和安全性，因为它在生物体内的存留时间有限，且最终会被降解消除，避免了转基因疗法中可能出现的风险。

反义核酸技术在寄生虫学领域的应用已经取得了一定进展，特别是在对抗原虫类寄生虫如疟原虫、锥虫和利什曼原虫等方面。在疟原虫的研究中，DHFR-TS是AON抗疟作用的主要靶基因。疟原虫的DHFR-TS对于维持疟原虫四氢叶酸水平和DNA合成至关重要，同时也是疟原虫脱氧胸苷酸生物合成唯一通路中必不可少的酶。AON可以通过纳虫微管进入感染红细胞中的疟原虫，对体外培养的疟原虫具有明显的抑制作用。