微小RNA异构体化学计量比变化作为疾病生物标志物的创新研究

本研究通过小RNA测序数据分析，揭示了微小RNA（miRNA）异构体（isomiR）定量分析在生物标志物发现中的突破性价值。研究团队提出基于化学计量比的创新方法，利用同一miRNA不同异构体的相对丰度实现内源性标准化，成功鉴定出传统聚合分析中遗漏的精准标志物。该方法在炎症和COVID-19感染诊断中展现出优异准确度，为miRNA生物标志物研究提供了新的技术路径。

　　

微小RNA异构体化学计量比变化作为疾病生物标志物

摘要
Gantier团队通过分析小RNA测序数据，证实了微小RNA（miRNA）异构体（isomiR）定量能够识别传统聚合数据中遗漏的精准生物标志物。研究提出基于化学计量比的异构体水平生物标志物发现方法，通过测量同一miRNA不同异构体的相对丰度实现内源性标准化。

引言
尽管经过十余年研究，miRNA仍未充分发挥其作为非侵入性诊断标志物的潜力。主要障碍包括单个miRNA缺乏疾病特异性，以及个体间基础表达水平的差异。本研究创新性地利用miRNA异构体变体（isomiR）的化学计量比变化，既扩大了潜在生物标志物库，又通过同一miRNA的不同异构体实现表达标准化。

研究结果

微RNA异构体展示细胞特异性化学计量比
分析43名健康供体的免疫细胞亚群发现，3'端长度变异是最常见的isomiR类型（占58%）。主成分分析显示，样本按细胞类型和谱系聚类，淋巴样细胞和髓样细胞明显分离。以miR-21-5p为例，淋巴样细胞主要表达22nt异构体，而髓样细胞偏好23nt变异体。值得注意的是，22nt和24nt miR-21-5p异构体的比值能可靠区分单核细胞与其他细胞类型。

微RNA长度异构体在血细胞中呈现一致的模板化模式
序列特异性分析显示，虽然检测到大量非模板化isomiR（占总数的69%），但其仅占reads的20%。miR-21-5p的22nt和24nt异构体主要表达模板化序列。在11个高丰度miRNA中，22nt异构体序列高度保守，而某些miRNA（如miR-26a-5p）的23nt异构体则显示出更多序列变异。

isomiR对比值可预测炎症反应
分析200名健康男性供体的单核细胞数据发现，R848处理导致最多差异表达isomiR（98上调和56下调）。值得注意的是，许多miRNA在isomiR水平显示差异表达，但在整体miRNA水平无显著变化。155个miRNA显示出显著的isomiR化学计量比变化。基于miR-155-5p和miR-222-5p的isomiR对比值建立的模型，对非刺激、R848和IAV样本的分类准确率达83%-89%。

应用isomiR对比值识别COVID-19患者血清
分析两个独立COVID-19患者血清数据集发现，miR-486-5p的20nt模板化异构体与23nt腺苷酸化异构体的比值，能准确预测90%训练样本和84%测试样本。在验证数据集中，该标志物对ICU患者的识别准确率达65%-83%。

讨论
研究表明isomiR化学计量比变化可作为可靠的疾病标志物。该方法创新性地利用同一miRNA不同异构体的比值实现内源性标准化，克服了传统参照miRNA的局限性。虽然测序深度会影响isomiR对检测，但在所有分析数据集中均成功鉴定出判别性isomiR对。该发现为开发临床可行的miRNA标志物检测提供了新思路。