siRNA（小干渉RNA）入門：定義・作用機序・機能と医療応用

siRNA（小干渉RNA）の基礎・作用機序・機能と最新の医療応用を分かりやすく解説し、治療開発やRNAi技術の最前線を紹介。

小干渉RNA（siRNA）は、長さ20～25塩基対の二本鎖RNA分子の一種で、通常は片方の鎖に2ヌクレオチドの3'末端オーバーハングを持ちます。siRNAは天然にも存在しますが、実験や医療では合成siRNAやショートヘアピンRNA（shRNA）から生成されるものが広く使われます。siRNAは高い配列特異性を持ち、標的配列に対して強力な遺伝子サイレンシングを引き起こします。

主な機能と役割

siRNAは多くの役割を担っていますが、特に注目されるのは、特定の遺伝子の発現を妨害するRNA干渉（RNAi）経路です。siRNAは標的mRNAとほぼ完全に相補的な配列を持つ場合に効率よく切断を誘導します。一方で、シード領域（短い部分配列）が他のmRNAの5'UTRや3'UTRと部分的な相補性を持つと、意図しないオフターゲット効果を生じることがあります。

作用機序（生合成〜標的分解）

siRNAの生成と作用は以下のステップで起こります。

• 切断・成熟：長い二本鎖RNAは細胞内でDicerというRNase III型酵素により切断され、約21塩基程度のsiRNAが生成されます。合成siRNAを導入すると、このステップを経ずに直接RISCに組み込まれることもあります。
• RISC形成：siRNAはArgonaute（Ago）タンパク質を中核とするRNA誘導サイレンシング複合体（RISC）に読み込まれます。通常、二本鎖からアンチセンス（ガイド）鎖が選択され、もう一方の鎖（パッセンジャー鎖）は除去されます。
• 標的認識と切断：ガイド鎖が標的mRNAに相補的に結合すると、Ago2のエンドヌクレアーゼ活性によりmRNAが切断され、転写後のmRNA分解を通じてタンパク質発現が抑制されます（転写後のmRNA分解）。
• 核内での機能：一部のsiRNAは核内に作用して、エピジェネティックな制御を介しゲノムのクロマチン構造を変化させることがあります（ゲノムのクロマチン形成やメチル化の誘導など）。

siRNAとmiRNAの違い

siRNAは通常、標的配列と高い相補性を持ち、直接的なmRNA切断を引き起こします。これに対し、miRNAはしばしば標的に部分的にしか相補的でなく、翻訳抑制やmRNA安定性の低下を通じて発現を調節します。加えて、siRNAは実験的・治療的に外来導入されることが多い点も特徴です。

設計と化学修飾

siRNAを実用的に使うには、以下の点に注意します：

• 長さと末端構造：一般に21塩基長（3'に2塩基オーバーハング）が標準的で効率が良い。
• 熱力学的不均衡（5'末端の安定性差）を利用してガイド鎖の選択を促す設計。
• 配列特異性の確保とオフターゲット回避：シード配列が他の転写産物と一致しないよう注意。
• 化学修飾：2'-O-メチル、2'-フルオロ、リンホスホロチオート結合、ロックドヌクレオチド（LNA）などを導入してヌクレアーゼ安定性を高め、免疫刺激（Toll様受容体の認識）を低減する。

送達（デリバリー）手法

siRNAの臨床応用で最も大きな課題は標的細胞への効率的かつ安全な送達です。代表的な手法：

• リポソーム／リポタンパク（LNP）: 革新的なキャリアで、肝臓以外にも応用が進んでいます。パチシラン（Onpattro）はLNPを用いた承認済みの治療薬です。
• GalNAc（ガラクトシル化ナイラシル）修飾: 肝細胞表面のアスイアロ糖受容体に結合し効率よく肝臓へ送達する手法で、ギボシラン（Givlaari）、インクリシラン（Leqvio）などがこの技術を用いて臨床応用されています。
• ウイルスベクター（shRNA）: 長期発現が必要な場合に用いられますが、発現制御や安全性の問題に注意が必要です。
• 局所投与・物理的導入: 吸入、局所注入、電気穿孔など、標的組織に直接投与する方法。

臨床応用と承認例

近年、siRNAを基盤とする治療薬が実用化されつつあります。例：

• パチシラン（Onpattro）: 遺伝性トランスサイレチンアミロイドーシス（hATTR）に対するLNPベースのsiRNA医薬。
• ギボシラン（Givlaari）: 急性肝性ポルフィリン症に対するGalNAc修飾siRNA。
• インクリシラン（Leqvio）: PCSK9を標的とするGalNAc結合siRNAで、コレステロール低下を目的とした治療に承認。

これらはsiRNA治療の有効性を示す重要なマイルストーンであり、標的選択・送達技術の進歩が医療応用を後押ししています。

研究用途

• 遺伝子機能解析：遺伝子ノックダウンによる表現型解析。
• ハイスループットスクリーニング：薬剤ターゲットや合成致死相互作用の探索。
• 動物モデルでの遺伝子抑制：in vivoでの病態解明や治療効果の評価。

課題と安全性

siRNA技術には多くの利点がある一方で、次のような課題も残ります：

• オフターゲット効果：部分的な相補性による意図しない遺伝子抑制。
• 免疫応答：長い二本鎖RNAや特定配列は、インターフェロン応答やToll様受容体を介した炎症を誘発する可能性がある。
• 送達と組織特異性：標的外組織への分布や遺伝毒性のリスクを低減する必要がある。
• 長期安全性：持続的なsiRNA発現（特にウイルスベクター使用時）はRNAi機構の飽和や毒性を引き起こすことがある。

将来展望

siRNAは今後も治療分野で重要な役割を担う見込みです。改善された化学修飾、標的特異的な送達法、組み合わせ治療（例：薬剤＋siRNA）や個別化医療への適用が進むと考えられます。また、RNAiとCRISPRなどのゲノム編集技術との補完的利用によって、より幅広い疾患に対する新しい治療戦略が開発されるでしょう。

注：本文では基本的な概念と代表的な応用を解説しました。実験や臨床での利用を検討する場合は、最新の文献と規制情報を参照してください。

質問と回答

Q: siRNAとは何ですか?

Q: siRNAの最も重要な役割は何ですか?

Q: 遺伝子はsiRNAによってどのような影響を受けるのですか?

Q: mRNAを分解するsiRNAの機能は何ですか?

Q:RNAi経路の他に、siRNAはどこで作用するのですか?

Q: siRNAが関与する経路の複雑さはどのようなものですか?

Q:siRNAが関与する経路の複雑さにはどのような意味があるのでしょうか?

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