南京大学教授Cell子刊发表miRNAs突破性成果

　　

生物通报道：来自南京大学生命科学学院，中科院生物物理研究所等处的研究人员发现miRNA能够被一种细胞分泌出来后，经血液循环被运输到另外一种的受体细胞内，通过降低其相应的靶基因的翻译，从而调节受体细胞的功能，这项研究发现了miRNA的新特点，能帮助我们更好地理解生物系统内信息传递的本质规律，揭示疾病发生发展的新机制。这一研究成果公布在《Molecular Cell》杂志上。

领导这一研究的是南京大学生命科学学院的张辰宇教授，其1995年于日本德岛大学医学部大学院获博士学位，现任南京大学生命学院院长，张辰宇教授成功建立了肥胖基因转基因鼠模型及UCP2、UCP3基因剔除小鼠模型，用于阐明肥胖及糖尿病的发生发展机理，并取得重要进展。

miRNA是一类动植物细胞内自然产生的非编码小RNA，这种从细胞分泌到血液循环中的分子是一类新的信号分子，介导细胞间和组织器官间的信息传递。之前的研究认为这种分子不会到处跑到，一般只在一个细胞中活动。

但是最新的研究发现miRNAs参与了几乎所有已知的生物学过程和一些疾病的发生发展，在2008年的一个研究中，南京大学生科院的张辰宇、曾科和同事们发现了在人类和其他动物的血清与血浆中，稳定地存在miRNA。这些循环中的miRNA的表达图谱是一类全新的生物标志物，可以用于肿瘤和其他疾病的无创性诊断。作为这个工作的延续，该研究团队研究了血清血浆miRNA的来源及其可能的生物学功能。结果显示，当细胞受到刺激后，能够选择性地把miRNA包裹进细胞内的微小颗粒内（microvesicle, MV），这种选择性的包裹是细胞主动地，特异性分泌miRNA的基础。他们也证明了这些从细胞分泌出来的miRNA能够被运输到靶细胞内，通过抑制相应的miRNAs的靶基因的翻译，来调节靶细胞的生物学功能。

研究人员是在研究一种编号为miRNA150的微小RNA时获得这一发现的，他们发现免疫系统中的巨噬细胞在受到某种刺激后，会增加制造出miRNA150，并释放到循环的血液里，mi-150又会顺血流钻入内皮细胞中，刺激内皮细胞迁移。血管内壁的内皮细胞一旦增殖与迁移增加，脂肪斑块就非常容易附着上去，最终形成血栓，这是动脉粥样硬化形成的重要原因之一。

自从15年前在线虫中发现了首个miRNA以来，miRNA被发现参与调节了众多的细胞功能与发育过程。时至今日，已有约1000个动物的miRNA被报道，且约30%的基因被预测为miRNA的靶基因，能够被miRNA所直接调控。

这项最新的研究获得了分泌miRNA的新发现，可极大地拓展了对miRNA功能的理解，从这点上说，分泌的miRNA代表了一类全新的、具有重要的生物学功能的信号分子，其能够介导细胞间及组织、器官和系统间的信号传递。并且，这种miRNA的分泌及在靶细胞内的作用，是迄今为止尚未知晓的，但极其复杂、并被生命体高度设计的，调节各种生理及病理生理状态的、新的调控网络。

更有意思的是，以激素/细胞因子—受体及抗原—抗体等为代表的已知传统的细胞间信号传递方式，通常发生在特定种类的细胞，并且一般只有一个或数个分子直接作用。因而，这种通信方式是“单通道”的。而因为所有类型的细胞都具有分泌与接受miRNA的能力；并且在特定的生理与病理生理条件下，细胞可一次性分泌多种miRNA，在靶细胞中更能调节多个基因的翻译，所以，miRNA的分泌作为细胞的信号传递方式是“双通道”或“多通道”的。

这一发现显然又为人类治疗这类疾病提供了一个新的机制与潜在的治疗靶点，也有助于帮助我们更好地理解生物系统内信息传递的本质规律，揭示疾病发生发展的新机制，并发展出新的治疗策略与方法。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Secreted Monocytic miR-150 Enhances Targeted Endothelial Cell Migration
Highlights
MVs derived from plasma and cultured cell medium are carriers of secreted miRNAs
Cells selectively secrete miRNAs via MVs in response to stimuli
Secreted miRNAs serve as signaling molecules mediating intercellular communication
Secreted monocytic miR-150 modulates targeted endothelial cell function
Summary
MicroRNAs (miRNAs) are a class of noncoding RNAs that regulate target gene expression at the posttranscriptional level. Here, we report that secreted miRNAs can serve as signaling molecules mediating intercellular communication. In human blood cells and cultured THP-1 cells, miR-150 was selectively packaged into microvesicles (MVs) and actively secreted. THP-1-derived MVs can enter and deliver miR-150 into human HMEC-1 cells, and elevated exogenous miR-150 effectively reduced c-Myb expression and enhanced cell migration in HMEC-1 cells. In vivo studies confirmed that intravenous injection of THP-1 MVs significantly increased the level of miR-150 in mouse blood vessels. MVs isolated from the plasma of patients with atherosclerosis contained higher levels of miR-150, and they more effectively promoted HMEC-1 cell migration than MVs from healthy donors. These results demonstrate that cells can secrete miRNAs and deliver them into recipient cells where the exogenous miRNAs can regulate target gene expression and recipient cell function.


作者简介：

张辰宇 PhD

教授，博士生导师

南京大学生命学院院长

学习经历

1995年于日本德岛大学医学部大学院获博士学位。

研究方向

主要从事内分泌、代谢、和分子生物学领域研究

承担项目

2001-2004: 国家863高技术项目, ENU小鼠诱变筛选疾病模型, RMB 38万, 项目主持人

2001-2003: 国家自然科学基金，神经元特异性UCP2转基因鼠模型，17万，

2001-2004： 国家遗传工程小鼠资源库的建立，国家“十五”重点攻关项目，RMB 3500万，主要参加

研究成果
　
成功建立了肥胖基因转基因鼠模型及UCP2、UCP3基因剔除小鼠模型，用于阐明肥胖及糖尿病的发生发展机理，并取得重要进展。曾获日本学术振兴会年轻科学家基金。

论文著作

近五年已在国外著名学术刊物发表论文30余篇，获得美国专利两项。