北大Nature解析microRNA与疾病关系

　　

 microRNA是基因调节的重要调节分子，在疾病的发病和治疗中起着重要作用，是当前医学生物学研究的重点，但是关于microRNA和疾病的系统生物学研究尚处于起步阶段，研究较少。

 

北大医学信息学系和心血管研究所在崔博士带领下建立了microRNA与疾病的数据库，分析了microRNA在疾病发病中作用及其相互关系，在国际上率先建立了疾病的microRNA的network，其中"SNP analysis reveals an evolutionary acceleration of the human-specific microRNAs"的论文已被Nature Precedings所收录。最近又建立了microRNA与疾病相互关系的系统生物学模型，相关论文"An analysis of human microRNA and disease associations"已被国际著名的PLoS ONE杂志所接受，即将发表。

 

Nature Precedings原文摘要：SNP analysis reveals an evolutionary acceleration of the human-specific microRNAs

 

据北大医学信息学系报道崔博士及其团队的microRNA系统生物学研究具有重要的理论价值和潜在的应用价值，其意义在于：

        1、作者首次通过文献挖掘的办法搜集整理了人类microRNA相关的疾病的相关数据，并构建了人类microRNA相关疾病数据库(HMDD)。这一数据库将是研究人类microRNA和疾病的重要数据平台。更重要的是，通过对人类microRNA和疾病相关数据的分析，作者揭示了以下重要规律。

 

        2、作者用系统生物学的方法构建了microRNA相关的疾病复杂网络，并发现，相似的疾病更倾向于连接到一起，比如网络中的两大类疾病肿瘤和心血管疾病，所有的肿瘤都连接到了一起，所有的心血管疾病也连接到了一起。而这两大类疾病仅靠少数几个复杂疾病（如心衰）连接起来。作者还发现，虽然很多microRNA和很多疾病都有关系，但这种“关系”却不尽相同。MicroRNA在相似疾病内部，这种“关系”更多的比较相似，比如，miR-21在所有报道过的肿瘤中均上调，miR-125a在所有报道过的肿瘤中均下调；而microRNA在不同疾病之间，这种“关系”不同的显著比较多（P= 5.97×10-13），比如，miR-195在所有报道过的心血管疾病中均上调，而在所有报道过的肿瘤中均下调。

 

        3、作者揭示了microRNA组织特异性值和疾病的关系。作者发现了两者之间的显著负相关关系，说明microRNA组织特异性越高，则和越少的疾病有关系，这一结果说明，如果我们知道了某microRNA在某种组织中比较特异，则该microRNA有很大的可能和该组织相关的疾病有关系。2007年世界医学10大进展中有一项是miR-1和miR-133两个microRNA和心血管的关系的发现，这些工作之所以，取得成功，现在看来，很有可能是因为这几个研究组选择了心脏和肌肉特异表达的两个microRNA: miR-1和miR-133。这一发现，将可以指导我们预测和某疾病相关的microRNA。

 

        4、microRNA保守性和疾病的关系。对于编码蛋白质的基因来说，人们已经清楚，和疾病密切相关的基因更保守。而对于microRNA来说，对这一问题，人们还没有统计意义上的结论。该文作者分析结果表明，疾病相关microRNA更保守，疾病相关microRNA中SNP发生概率更低，这一发现，对于理解人类疾病易感性有所帮助。

 

        5、microRNA集合和疾病的关系。作者首次提出“microRNA集合”(microRNA set)的概念，和蛋白质编码基因一样，作者认为，任何一个microRNA也不是孤立的，正如一些蛋白质编码基因可能在同一个细胞通信通路中协同工作一样，某些microRNA会有某种意义上的“协同”。因为目前有关哪些microRNA能够组成一个集合的数据很少，在该研究中，作者们用microRNA家族和microRNA簇（microRNA cluster）来做了microRNA集合和疾病的关系的研究，发现，同一组的microRNA更高概率的和相似疾病有关。这一发现，对于我们找到新的疾病相关microRNA提供了帮助。如果我们已知某microRNA和某疾病有关，那么，该microRNA所在集合中的其他成员也有比较大的可能和该疾病有关系。

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附

崔庆华副教授，工学博士，分别于1999年和2002年获得河北工业大学工学学士和工学硕士学位，主要从事自动控制和机器人视觉的研究工作。2002-2005年，在中科院自动化所模式识别国家重点实验室攻读博士学位，开始生物信息学的研究工作。2005年获得博士学位后加入加拿大国家研究委员会生物技术研究所计算化学与计算生物学研究组（Computational Chemistry & Biology Group, Biotechnology Research Institute, National Research Council Canada）继续从事生物信息学的研究。2007年8月加入北京大学基础医学院医学信息学系。在5年多的生物信息学研究工作中，他的研究涉及到了生物标记物检测、基因芯片数据分析、基因组学、蛋白质组学以及系统生物学等领域。已发表10篇SCI论文，主要代表性论文包括：

 

Cui Q, Ma Y, Jaramillo M, Bari H et al., A map of human cancer signaling. Mol Syst Biol. 2007 (in press).

Cui Q, Yu Z, Purisima EO, Wang E. MicroRNA regulation and interspecific variation of gene expression. Trends Genet. 2007 Aug;23(8):372-5.

Cui Q, Yu Z, Purisima EO, Wang E. Principles of microRNA regulation of a human cellular signaling network. Mol Syst Biol. 2006;2:46.

Cui Q, Liu B, Jiang T, Ma S. Characterizing the dynamic connectivity between genes by variable parameter regression and Kalman filtering based on temporal gene expression data. Bioinformatics. 2005 Apr 15;21(8):1538-41.

Cui Q, Liu B, Jiang T, Ma S. Esub8: a novel tool to predict protein subcellular localizations in eukaryotic organisms.BMC Bioinformatics. 2004 May 27;5:66.