综述：组织空间分辨microRNA表达技术：挑战与机遇

本文系统评述了空间miRNA组学（spatial miRNomics）这一新兴领域，聚焦其在解析组织微环境中miRNA时空动态、细胞特异性表达及疾病关联的核心价值。作者梳理了从传统原位杂交（ISH）到测序空间技术（如STRS、Patho-DBiT）的演进，强调技术瓶颈（如小尺寸固定、低丰度检测）与突破（原位多聚腺苷酸化）。通过整合临床案例（肿瘤异质性、神经退行性疾病），揭示空间miRNA图谱在发现新型生物标志物与治疗靶点中的转化潜力，为基因调控网络研究提供新维度。

　　

空间miRNA组学的技术突破与生物学意义

空间组学与miRNA：生物学背景与组织特异性

microRNA（miRNA）是一类长度约18-24核苷酸的非编码RNA，通过碱基互补配对靶向mRNA，介导转录后基因沉默。其表达具有严格的时空与细胞类型特异性，例如miR-21在多种肿瘤中作为癌基因（oncomiR）上调，而miR-200家族成员则发挥抑癌作用。组织特异性图谱研究（如Human miRNA Tissue Atlas）揭示，miR-122富集于肝脏组织，miR-1/miR-133在心肌细胞中高表达，而病理状态下（如阿尔茨海默病）脑区特异性miR-29b异常升高。这些特征使miRNA成为空间转录组学的理想研究对象。

空间miRNA分析技术：从单重检测迈向多重策略

传统原位杂交因miRNA尺寸微小面临灵敏度挑战。关键突破包括：

1. 锁核酸探针（LNA）：通过核糖2'-O/4'-C亚甲基桥稳定结构，显著提升杂交亲和力（图A）。双标记地高辛LNA探针实现FFPE样本单细胞分辨率检测。

2. miRNAscope技术：采用级联信号放大系统（图B），探针结合miRNA后招募预扩增骨架，最终酶促显色。

3. 纳米孔阵列：水凝胶柱捕获实现9重miRNA同步分析（图C）。

4. 活细胞活检（inCell-Biopsy）：纳米针直接穿刺细胞质捕获靶标，实现无固定化检测（图D）。

测序空间miRNA组学：新兴技术与进展

突破性进展依赖原位多聚腺苷酸化策略，解决miRNA无poly(A)尾的捕获难题：

• 空间总RNA测序（STRS）：整合酵母多聚腺苷酸聚合酶步骤（图A），使小鼠骨骼肌中miRNA检出量提升100倍（如损伤后miR-206时空动态）。

• 病理组织微流控技术（Patho-DBiT）：结合微流控空间条形码与rRNA去除（图B），首次实现FFPE样本（如MALT淋巴瘤）中>1000种miRNA的空间图谱，揭示肿瘤区域miR-21（促癌）与miR-149（抑癌）的拮抗表达网络。

临床病理意义与未来挑战

空间miRNA图谱可解析疾病微环境的关键事件：

• 肿瘤异质性：侵袭前沿miR-21富集与治疗耐药相关。

• 心血管重塑：梗死心肌区域miR-143/145下调促纤维化。

• 神经退行病变：帕金森病白质区miR-543异常激活。

  核心挑战包括：成像技术多重性不足、单细胞测序精度有限、临床样本标准化流程缺失。未来需开发自动化平台（如人工智能驱动分析），并整合多组学数据构建空间调控网络。

创新方向与转化前景

1. 探针工程：开发新型核酸类似物（如肽核酸）提升灵敏度。

2. 计算推演：miTEA-HiRes通过靶基因抑制模式反推miRNA活性空间图谱（图C），发现乳腺癌转移中miR-122-5p的驱动作用。

3. 临床应用：空间标志物筛选（如肿瘤边界界定）、靶向递送系统开发。

   随着技术迭代与标准化数据库建立，空间miRNA组学将重塑对基因调控时空逻辑的认知，推动精准医疗发展。

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注：

1. 所有专业术语保留英文缩写（如FFPE、LNA），符号格式遵循原文（如miR-21^3p）。

2. 图示引用仅保留核心机制描述，省略文献标注与坐标参数。

3. 内容严格基于原文，未扩展非提及技术或疾病案例。