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循环microRNA的发展和前景 microRNA microRNA 简称miRNA 是一类长约19 23个核苷酸的小分子单链RNA 其位于基因组非编码区 进化上高度保守 可在转录后水平对基因表达进行调节 miRNA在基因表达调控领域中起着重要作用 涉及生物个体发育 组织分化 控制细胞的增殖和凋亡 病毒感染 能量代谢 癌症的发生发展等等 循环microRNA miRNA可以稳定地存在于血清和血浆等多种体液中 这类miRNA被称为循环miRNA 半个多世纪前 Mandel和Metais发现血浆和血清中存在循环核酸 循环核酸属于细胞外核酸 按种类可分为DNA和RNA 其中 细胞外RNA按照其所处位置可分为细胞膜结合RNA 循环RNA和细胞外基质RNA 研究显示 正常人血浆内存在RNA 细胞外普遍存在RNA 循环miRNA的来源 细胞内的miRNA主要通过两种途径进入循环系统 1 从破裂细胞被动渗漏 在正常状态下细胞内miRNA直接渗漏到循环系统中并不常见 但在组织损伤或细胞凋亡及坏死的情况下却可能发生 2 通过源自细胞的微囊泡的主动分泌 微囊泡是几乎所有类型的细胞在正常和病理状态下都会分泌的小囊泡 微囊泡 microvesicle microvesicle是机体内细胞在正常和病理状态下都会分泌的直径在30 1000nm之间的微小囊泡 一般呈球形 双层膜包裹 其表面有一些蛋白 囊泡内部含有一些蛋白 mRNA及细胞因子等物质 microvesicle根据形成的机制不同被分为exosome 30 100nm 和sheddingvesicle 100 1000nm microvesicles exosomes 循环miRNA耐受降解机制的假说 RNA可能与DNA退火 使得它们既耐受DNase降解又能耐受RNase降解RNA可能被包入脂质或脂蛋白复合物内而受到保护RNA可能是通过化学修饰或者和蛋白结合而受到保护 循环miRNA与多种疾病相关 目前 已有许多研究表明 循环miRNA水平与多种疾病相关 其表达谱在正常人和疾病患者之间存在显著的差异 可作为疾病诊断的标志物 如 心血管疾病 自身免疫性疾病 糖尿病 病毒性疾病 肿瘤等密切相关 血清 血浆中的miRNA可能是一类新的疾病标志物 可用于疾病的早期诊断 个体化治疗 预后判断等 循环miRNA与肿瘤 Lawrie等发现弥漫性大B细胞淋巴瘤患者 血清miR 155 miR 21 miR 210升高 miR 21水平与存活率密切相关 Mitchell等发现前列腺癌患者 血清miR 141能区分前列腺癌与正常人 陈熹等人血循环中发现肺癌患者和结肠癌患者miRNA表达谱都有变化 血清miR 25和miR 223在肺癌患者中升高 循环miRNA与肿瘤 Ng等通过对结直肠癌患者的血浆标本进行miRNA芯片分析 发现有5个miRNA上调 其中miR 17 3p和miR 92的含量在患者血浆中明显增高 手术切除肿瘤后则显著下降 其中miR 92对结直肠癌的诊断特异性为70 敏感性为89 Huang等发现miR 29a和miR 92a在结直肠癌患者血浆中明显增高 二者能有效地区分健康人 结直肠癌患者和进展期结直肠腺瘤患者 血浆中二者含量与肿瘤TNM分期明显相关 TNM分期越高 miR 29a和miR 92a的水平越高 Wang等发现miR 21 miR 210 miR 155 miR 196a是胰腺癌特异性的循环miRNA 循环miRNA与肿瘤 Henehan等发现let 7a miR 155 miR 195在乳腺癌患者血浆中的含量要高于健康人 其中 miR 195的含量能很好地反映患者肿瘤生长的临床病理特征 Miyachi等通过qRT PCR发现横纹肌肉瘤患者血清中miR 1 miR 133a miR 133b miR 206的含量比健康人高 而在药物治疗后这些miRNA的含量会显著下降 胃癌患者血浆中let 7a明显降低 而miR 21 miR 106a miR 106b miR 17 5p均显著增高 同时miR 21和miR 106a含量在术后明显下降 循环miRNA与肿瘤 有学者发现口腔黏膜鳞状细胞患者血浆中miR 31含量较健康人显著增高 手术切除肿瘤2周后其水平明显下降 多种miRNA在转移型前列腺癌患者血清中含量非常高 其中miR 375和miR 141可作为肿瘤风险高低的生物标志分子 Hu等发现血清中miR 486 miR 30d miR 1和miR 499可以作为NSCLC患者生存率的预测因子 用伊马替尼治疗慢性粒细胞白血病患者2周后血清中miR 150和miR 146a上调 而miR 142 3p和miR 199b 5p下调 肿瘤循环miRNA生物标志物谱图 循环miRNA的检测和分析技术 Solexa序列分析 高通量测序法 miRNA芯片 基于磁珠的打谱技术等高通量测试技术的成熟与应用 使循环miRNA表达谱的获取成为了可能 但由于高通量测试技术一般需要大量的血清 血浆来富集总RNA 并且成本较高 因此目前仍然只能用来做样本的初始筛查 miRNA芯片要比高通量测序方法价格便宜许多 但是芯片检测方法的重现性和准确性比较差 因此只用于疾病相关循环miRNA的初筛 对于单个样本中含量极低的循环miRNA的检测 qRT PCR是最有效的手段 该法通量适中 灵活简便 并且具有很高的敏感性和特异性 循环miRNA研究 研发体系 循环miRNA展望 miRNA分子广泛参与基因表达调控 生物应激和非生物应激反应 miRNA分子不仅自身作为功能分子发挥作用 还广泛参与和决定基因表达调控和蛋白质翻译 进而影响细胞的新陈代谢等所有生命过程 miRNA标志物将成为疾病发生发展相关基因标志物 蛋白质标志物和代谢标志物整体 网络 中的 结点 可以实现从蛋白质 DNA和RNA三大生物分子方面对肿瘤的发生和发展进行预警和预后 循环miRNA展望 循环miRNA分子标志物将改变和补充对肿瘤发生发展的传统认识 整合血清基因组 蛋白质组 多肽组和代谢组等研究结果发现的肿瘤生物标志物 将全方位认识肿瘤发生和发展的分子机制 有可能提供肿瘤诊断和治疗的组合生物标志物 随着循环miRNA检测方法的标准化 以及对循环miRNA的生成机制 生物学功能和与相关肿瘤的关系的逐步阐明 可以相信循环miRNA在未来的临床无创疾病诊断和预后中将展示出广阔的应用前景 参