Small interfering RNA (siRNA) was conjugated with poly(ethylene glycol) (PEG) at four different terminal ends (sense 3’, sense 5’, antisense 3’, and antisense 5’) via a cleavable disulfide and a noncleavable thioether linkage to evaluate their gene silencing efficiencies upon complexation with $Lipofectamine^{TM}$2000. The PEGylation site at the four siRNA termini and PEG molecular weight were not a critical factor to significantly affect gene silencing activities. Cleavable siRNA-PEG conjugates showed comparable gene silencing activities to naked siRNA, and exhibited sequence-specific degradation of a target mRNA. Interestingly, noncleavable siRNA-PEG conjugates were processed by Dicer, enabling to exert RNAi effect with demonstrating non-specific mRNA degradation. However, only cleavable siRNA-PEG conjugates significantly reduced the extent of $INF-\alpha$ release as compared to noncleavable siRNA-PEG conjugates, suggesting that they can be potentially used for therapeutic siRNA applications.
21-25개의 핵산으로 이루어진 siRNA는 악성 종양뿐만 아니라 혈관계 질환, 자가면역질환 등 여러 가지 질환을 치료할 수 있는 약물로써 각광받고 있다. 그러나 혈액에 존재하는 RNase를 비롯한 여러 종류의 효소에 의한 분해가 쉽고, off-target effect를 유발하며, 면역반응을 야기 때문에 실제 치료용 약물로 이용하는데 한계가 있다. 이런 한계를 극복하기 위하여 여러 종류의 변형을 도입한 siRNA가 개발되고 있다.
본 연구에서는 Poly(ethylene glycol) (PEG)을 siRNA의 4가지 말단(antisense 3’, sense 3’, antisense 5’, sense 5’)에 각각 도입하였다. cleavable disulfide linkage와 noncleavable thioether linkage 로 PEG를 도입한 두 경우의 siRNA-PEG conjugate 의 activity를 살펴봄으로써, siRNA의 유전자 발현 억제 효과는 해치지 않으면서 효과적으로 PEGylation 할 수 있는 방법을 모색하였다. 4가지 말단 모두에서, cleavable siRNA-PEG conjugates와 noncleavable siRNA-PEG conjugates의 유전자 발현 억제 정도는 naked siRNA와 비슷한 수준이었다. 또한 PEG의 분자량이 10,000까지는 siRNA의 activity에 아무런 영향을 미치지 않았다. 이는 Dicer에 의해 noncleavable siRNA-PEG conjugates가 processing 되어 free siRNA를 방출하기 때문으로 예상된다. cleavable siRNA-PEG conjugate와 noncleavable siRNA-PEG conjugates의 유전자 발현 억제 정도는 비슷하나, cleavable siRNA-PEG conjguates만이 target mRNA를 naked siRNA와 동일한 site에서 자르는 것을 확인하였다. 또한 noncleavable siRNA-PEG conjugate은 cleavable siRNA-PEG conjugate보다 $INF-\alpha$의 방출량이 두 배인 것으로 보아 (figure6) noncleavable siRNA-PEG conjugate은 잠재적인 문제점을 갖고 있을 것으로 예상된다.