モルフォリノ
ノックダウンによる表現型は変異体の表現型よりも強力であることが多いが、それは変異体ではヌル遺伝子に対して遺伝的な補償作用がはたらく場合があるためである。
モルフォリノは非天然型の骨格を持つため、細胞のタンパク質によって認識されない。ヌクレアーゼはモルフォリノを分解せず、モルフォリノは血清中や細胞内でも分解されない。
ゼブラフィッシュでは最大で18%のモルフォリノで、胚の中枢神経系や体節組織において細胞死など標的と無関係な表現型が誘導されるようである。こうした効果の大部分はp53を介したアポトーシスの活性化によるものであり、標的に対するモルフォリノと抗p53モルフォリノを共注入することで抑制することができる。モルフォリノを用いたノックダウンによるp53を介したアポトーシス効果は他の構造種のアンチセンスオリゴを用いた場合も同様の表現型が出現し、オリゴの種類によるものではない。
モルファントの表現型が意図したノックダウンによるものであるのか、それともオフターゲットRNAとの相互作用によるものであるのかは、同じmRNAの重複しない配列を標的とした別のモルフォリノを用いる、観察された表現型を変異体のものと比較する(ただし一部の変異体では保証効果によって表現型があいまいになる場合がある)、ヌル変異体に対してモルフォリノによってさらなる表現型的変化が生じるかを試す、ドミナントネガティブ変異体を用いるといった、他の実験によって確認が行われる。上述したように、レスキューmRNAの共注入による観察された表現型のレスキューが可能であれば、モルフォリノ特異性を示すための信頼性の高い試験となる。
mRNAの5' UTRにモルフォリノが結合した場合、開始複合体が5'キャップから開始コドンへ移動する過程の妨げとなり、標的転写産物のコーディング領域の翻訳が阻害される(遺伝子発現の「ノックダウン」と呼ばれる)。このようにモルフォリノは特定のタンパク質の機能を明らかにするための有用な実験ツールであり、タンパク質の発現をノックダウンし、その結果生じる細胞や個体の変化を知るための簡便な手法となる。モルフォリノによる発現のノックダウンは非常に強い効果を示す場合があり、既存の標的タンパク質が分解された後にはウエスタンブロットでも検出されなくなる場合がある。
2016年には、PPMOによるニューデリー・メタロ-β-ラクタマーゼ(多くの薬剤耐性菌がカルバペネム分解に利用する酵素)の発現阻害が報告されている。
遺伝子ノックダウンは、細胞内の特定の遺伝子の発現を低下させることによって行われる。タンパク質をコードする遺伝子の場合には、通常は対応するタンパク質の細胞内の量の減少が引き起こされる。遺伝子ノックダウンは特定のタンパク質の機能を明らかにする手法の1つである。また同様の手法を用いてRNA転写産物の特定のエクソンのスプライシング除去を引き起こすことで、そのエクソンにコードされるタンパク質領域の機能を明らかにできる場合があるが、タンパク質活性全体のノックダウンが引き起される場合もある。モルフォリノは、マウス、ゼブラフィッシュ、カエル、ウニなど、いくつかのモデル生物での研究に応用されている。モルフォリノはpre-mRNAのスプライシングの変化を引き起こしたり、miRNAの成熟過程や活性を阻害したりすることもできる。モルフォリノによるRNA標的化技術や細胞内への送達技術に関しては、いくつかの総説が書かれている。
モルフォリノは、細菌性疾患、ウイルス性疾患や遺伝子疾患を標的として、製薬企業での開発が進められている。サレプタ・セラピューティクス(英語版)によって開発されたモルフォリノベースの薬剤であるエテプリルセン(英語版)は、デュシェンヌ型筋ジストロフィーの一部の原因変異に対する治療として2016年9月にアメリカ食品医薬品局(FDA)の迅速承認を受けた。2019年から2021年にかけて、その他のモルフォリノベースの薬剤としてゴロディルセン(英語版)、ビルトラルセン(英語版)、カシメルセン(英語版)(いずれもデュシェンヌ型筋ジストロフィーに対して)がFDAの承認を受けた。