生物では遺伝情報がDNA→RNA→タンパク質へと流れる「セントラルドグマ」が知られています。ところが二重鎖RNA（dsRNA）が細胞に入ると、その配列と同じmRNAが分解され、タンパク質が作られなくなることがわかりました。この現象がRNA干渉（RNAi）です。RNAiはウイルスが持ち込むdsRNAを検知して防御する仕組みとして進化したと考えられています。研究では線虫Caenorhabditis elegansに合成したdsRNAを注射し、狙った遺伝子をほぼ完全に沈黙させることに成功しました。RNAiは発生や細胞分化を調節するマイクロRNA(miRNA)とも共通の機械を使っています。現在、RNAi技術は農作物の品種改良や医薬品開発、がん細胞の増殖抑制など社会的応用へと広がっています。遺伝子の働きを自在にオフにできるため、生命科学の標準的な実験手法になりました。

RNA干渉は、長い二重鎖RNAがRNase III型エンドヌクレアーゼDicerによって約21–23ヌクレオチドのsiRNAへ切断されるところから始まります。siRNAはアルゴノートタンパク質をコアとするRISCに取り込まれ、一本鎖化されたアンチセンス鎖が相補的mRNAを認識します。完全に対合するとRISCのサイレザー活性がmRNAを切断し、残片はエキソヌクレアーゼで分解されます。線虫では数個のdsRNAで全身性ノックダウンが起こり、RNA依存RNAポリメラーゼによる増幅が示唆されています。植物や真菌ではRNAiが転移因子・ウイルス抑制やヘテロクロマチン形成と連携し、ゲノム安定性を守ります。哺乳類細胞では長いdsRNAがインターフェロン応答を誘導するため、実験では21ntのsiRNAやshRNAベクターが用いられます。RNAiは機能ゲノミクス、疾患モデル作製、さらにはPatisiranなどの承認薬に至るまで多様な応用を生みました。一方、オフターゲット効果や送達効率などの課題に対し、精密デザインとナノキャリア開発が進められています。

DicerはATP依存的にdsRNAを2nt 3'オーバーハングを持つsiRNAへプロセッシブに切断し、末端リン酸化状態がR2D2/TRBPなどのロード因子に認識される。ヒトAGO2はMID/PIWIドメインにMg2+依存のRNaseH様活性中心(D597,D669)を有し、ガイド鎖5'末端から10–11nt位置で標的mRNAを切断する。RdRPはプライマー依存・非依存の両様式で二次siRNAを産生し、NRDE経路や植物AGO4/Pol IV–V複合体では24nt siRNAがH3K9meおよびDNAメチル化を誘導して転写サイレンシングを実行する。GalNAc共役またはLNP封入siRNAにより肝臓指向性送達が実現し、ALN-TTR02（Patisiran）などが臨床承認された。オフターゲット低減にはseed領域の熱力学的非対称性最適化、2'-OMe/2'-F/LNA修飾によるAGO親和性制御が用いられる。