2008年miRNA/RNAi研究最新发现

　　

生物通综合：微小RNA(microRNA，简称miRNA)是生物体内源长度约为20－23个核苷酸的非编码小RNA，通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致mRNA的降解或翻译抑制。2008年在miRNA以及RNAi研究方面又取得了新进展。

microRNA可能是治疗白血病的药物靶标

最近一项研究发现，急性白血病发生的部分原因可能是，一个小分子含量过低导致了该疾病一个重要基因的过度表达。该研究所涉及的病人中，都是急性骨髓型白血病患者，带有一个突变基因NPM1。这个基因突变在三分之一的成人AML病例中出现。

研究人员说，这个发现可能意味着一种治疗该疾病的新技术，而且会加深了我们对AML疾病机理的理解。

该研究显示，一种microRNA能够调节两个基因的表达，导致它们的活性增强。这两个基因的活性升高与人类的白血病相关，而且已在小鼠中证实会引起白血病产生。

这个两个基因属于Hox家族基因。Hox基因在胚胎发育和血细胞发育中其关键作用。

俄亥俄州立大学整合性癌症中心的研究人员完成了这些研究，结果发表在2月28日的《PNAS》上。

第一作者Damiro Garzon博士说，我们已经证明了这种microRNA是miR-204，它的低含量至少是Hox基因高水平表达的部分原因。如果这个发现能被证实，我们能研制出调控这个microRNA的药物的话，那么就可以给这些病人提供全新的治疗干预措施。

在这个研究中，研究人员分析了85个病人中白血病细胞中的microRNA的含量。他们也搜寻白血病细胞中两个基因的突变体：NPM1和FLT3。

microRNA在这些细胞中的模式，帮助研究人员将55个含有NPM1突变基因的病人，与含有正常基因的病人区分开来。此外，这85个病人中，有 26人有FLT3突变。这些病例也有高水平的另一种microRNA：miR-155。进一步研究证明，尽管高水平的miR-155与FLT3突变基因密切相关，但并不依赖于这个突变。

Garzon说，这个发现的意义重大。我们已经有针对FLT3的药物，但它们自身并不十分有效。这个研究表明，如果我们研制出针对miR-155的药物，将其与FLT3抑制子联合作用，那么就有可能治愈这些病人。目前，他们正在进行这一方面的研究。

 

MicroRNA如何影响干细胞命运

来自美国Gladstone心血管疾病研究所（GICD）和加州大学洛杉矶分校的研究人员首次确定出microRNA分子如何影响多功能胚胎干细胞分化成心肌。这项研究的结果公布在新一期的《Cell Stem Cell》杂志上，研究人员阐明了两种microRNA分子——miR-1和miR-133不但能够刺激心肌的形成，而且还能够抑制使多功能胚胎干细胞发育成神经元或骨骼的基因。

研究人员表示，想要知道多功能干细胞如何用于治疗，就必须首先了解影响细胞命运的各种过程和因子。这项研究证实，microRNA能够指导多功能干细胞如何变成特定细胞，而且还能够使这些细胞不会发育成不正确的细胞类型。

胚胎干细胞分化程心脏细胞或其他类型的成熟细胞是一个非常复杂的过程，牵涉了许多因子。microRNA（miRNA）似乎充当了可变电阻器来微调细胞中的重要蛋白。目前确定出的人类miRNA已经超过了450种，它们每一个都被认为能够调节数百甚至数千蛋白的表达，而这些蛋白可能决定着细胞的分化。

尤其重要的是，他们发现miR-1和miR-133在心脏细胞形成初期阶段活动，即当胚胎干细胞首先决定变成中胚层时。胚胎干细胞中miR-1或miR-133的活动能导致刺激中胚层形成的基因被开启。而且，它们还导致其他可能告诉细胞变成外胚层或内胚层的基因被关闭。

研究人员评价说，他们的发现使人们对细胞和心脏形成必须得基因的调节有了更深入的认识。研究人员表示，通过更好地了解这种复杂的系统，他们将来可能确定出治疗或预防儿童和成人心脏疾病的方法。

此前，来自Whitehead Fellow Fernando Camargoo实验室的科学家发现了首个在免疫系统早期预警系统（先天免疫应答）中起关键作用的miRNA。在这项发表在2月17日的《自然》杂志上的研究揭示出，microRNA-223控制着粒细胞（granulocytes）的产生和活化。粒细胞是一种对寄主抵御入侵病原物至关重要的白细胞。这些发现对炎症和白血病的治疗具有重要意义。

microRNA-223的独特之处是它的表达完全局限在免疫系统的一个特殊分支中。研究人员发现microRNA-223对免疫系统的先天免疫分支的功能和发育非常关键。他们的工作揭示出，microRNA-223在生理上微调粒细胞的产生和功能，从而控制它们的生产和活性。

这项研究表明，microRNA-223靶向Mefc2——一种促进粒细胞前体细胞增殖的转录因子。通过敲除Mefc2，研究人员发现microRNA-223的一些功能被消除。

研究组还证实，缺少了microRNA-223表达的小鼠，其骨髓和血液中的粒细胞数量是正常情况的三倍。而且，粒细胞成熟的更快，对刺激物的反应也更强烈。这种增加的活性导致组织发炎和肺脏损伤。

如果肺脏发生了感染，粒细胞就会迁移到感染位点并进行攻击。一旦感染被消除，粒细胞就会迁移出去，并安定下来。

Camargo实验室计划对这种microRNA分子对疾病的影响进行进一步的研究。他们的眼睛就表明，microRNA-223能够精细调节粒细胞的产生和功能。由于许多类型的白血病表达microRNA-223水平降低，因此研究人员将会分析这种microRNA的沉默如何导致这种疾病的发生。

RNAi治疗获突破性研究进展

来自纽约2月29日的消息，Alnylam Pharmaceuticals制药公司宣布已获得其抗病毒RNAi治疗药物：ALN-RSV01的人类“概念证明”（proof-of-concept，生物通注）。

这一RNAi人类治疗药物结果——首先由技术型产业报道——来自于GEMINI研究结果，这一研究将ALN-RSV01与安慰剂作比较，进行了二期随机的，双盲（double-blind，生物通注）感染实验。研究结果表明ALN-RSV01极大的降低了呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，生物通注）的感染比例，Alnylam科学家们在新加坡呼吸道病毒感染国际论坛（International Symposium on Respiratory Viral Infections ）上公布了这一结果。

ALN-RSV01的作用原理是利用RNAi对病毒衣壳N基因进行沉默。这个基因是病毒中最高度保守的基因之一，并且对病毒复制有重要意义。在体内动物实验和体外实验数据都显示ALN-RSV01的高效性。通过ALN-RS01滴鼻治疗后，在动物体内可以特异一直RSV的复制，有效防止、治疗RSV的感染。另外Alnylam的科学家也完成了对于ALN-RSV01的GLP毒性实验，并没有发现药物有明显毒性。

这个首个申请临床病毒感染疾病RNAi治疗药物是Alnylam公司2005年向美国FDA提交的一项研发新药，在FDA批准此项申请后Alnylam开始在健康志愿者身上进行一期安全性研究，这是公司第一次进行的人类临床实验，公司的总裁、首席执行官John Maraganore博士当时表示：“ALN-RSV提交临床实验申请是一件里程碑事件。它意味着公司对一些重要疾病RNAi疗法的商业化又迈进了一步。在申请批准后，预计在年底就可以开始临床实验。”

对于最新的这项研究成果，Alnylam临床研究副主任Akshay Vaishnaw则表示，“我们对于GEMINI研究的结果十分满意”，“这些数据证明了一个很清楚的抗病毒作用：RSV感染比例大幅度下降，在这一首战告捷之后，我们还将进行其它病毒的研究。”

在这项研究中，研究人员征集了88个志愿者，并让他们感染了一种野生型临床RSV病毒，在此期间，对他们施用5天的ALN-RSV01治疗或者安慰剂治疗——感染前两天和感染后三天。

利用几种不同的检测手段，比如血小板检测和RT-qPCR，研究人员测量了感染比例，其中血小板实验中感染率下降了38.1％，RT-qPCR实验结果中则表明感染率有一个中度的下降，但Vaishnaw表示，实验检测了临床不相关的活性病毒和病毒片段。

Vaishnaw补充道，“虽然我们十分高兴能获得这些研究结果，但更令人高兴的是，这些结果在几个不同的实验中都获得了一致性——包括血小板实验，RT-PCR，spin-enhanced培养和RSV抗原分析。”

Nature头条：发现microRNA是皮肤的守护神

我们人类的皮肤，每分钟大约有三万个皮肤最外层的细胞死亡，然后皮肤内层新的细胞迁移出到皮肤的表面，形成坚硬的防护层。洛克菲勒大学的研究人员通过一系列精巧的小鼠实验，发现了一个RNA小分子能够帮助建立这个皮肤的防护层。这个结果不仅能给皮肤如何最初演化提供新的视角，而且也阐明了健康的细胞如何发生癌变的。研究结果将发表在3月2日的《Nature》在线提前预览版上。

 

这种小分子RNA被称作microRNAs，在皮肤中有几百种表达。但该研究的一位作者Rui Yi说，其中有一个microRNA特别奇怪。当胚胎发育时，microRNA-203的表达在两天内迅速增长。在胚胎发育的第十三天时，几乎还检测不到，但两天之后就成为皮肤中表达最丰富的microRNA。

 

Yi和该研究的负责人Elaine Fuchs发现，经过第13天的发育，小鼠的皮肤主要包含未分化的干细胞。两天之后，这些干细胞离开皮肤的内层，开始分化为组成组成皮肤最外层其保护作用的细胞。microRNA-203的表达在这个时期准确地火箭般上升，表明它对于皮肤保护层的关键作用。

 

为了找去microRNA-203的具体作用，研究人员首先要确切知道microRNA在哪里表达。已经发现有microRNA是心脏和肌肉组织特异的，还有一些几乎完全是在大脑中表达。然而，microRNA-203仅仅在非常特异的皮肤中表达：复层上皮组织（ stratified epithelial tissue）。更精确地说仅仅在这类皮肤的外层表达。此外，在人类、斑马鱼、鸡等等动物中，换句话说在脊椎动物中，microRNA-203的表达模式都相似，而这些脊椎动物早在4亿年前就发生进化分离了。

 

Yi表示，如果这个microRNA很久以前就在不同物种高度特异的组织中表达，那么就意味着它很可能在那个组织中起非常重要的作用。为了阐明它的功能，Yi进行了一组实验，利用基因技术来在皮肤的内层精确地表达microRNA。皮肤内层是干细胞快速增值的地方。在第二组实验中，研究人员用一个分子阻断了皮肤外层中microRNA的功能，这个分子直接结合到microRNA-203并关闭它的功能。

 

在第一组实验中，他发现干细胞的增殖速度远远小于没有microRNA表达的时候，结果导致小鼠形成非常薄的皮肤。这么薄的皮肤几乎就起不到保护层的作用。研究人员观察到，干细胞无法进行增殖，倒不是因为microRNA-203杀死了干细胞，而是因为它抑制了p63分子的活性。p63的主要作用是保持细胞，尤其是干细胞的增殖。在第二组实验中，Yi发现，皮肤外层的细胞增殖显著加快，比microRNA-203有表达的时候快多了。原始是，没有 microRNA-203来关闭p63的作用。

 

Fuchs表示，我们发现，microRNA-203可以阻断p63蛋白的转译，结果就导致上皮内层的干细胞离开并迁移到皮肤表面时，迅速转换为末端分化的细胞。这个发现也对理解癌症很有意义，因为p63在癌细胞中有过量表达。Fuchs，他们的下一步工作是研究microRNA-203的表达是否与鳞状细胞癌有关，重新补充microRNA-203能否抑制这些癌细胞的生长。