microRNA在白血病及肿瘤中的研究进展

1、MicroRNA在肿瘤及白血病中研究进展第1页RNA种类及主要功效种类作用核糖体RNAs Ribosomal RNAs, rRNAstranslation 翻译作用转运RNAs Transfer RNAs, tRNAsTranslation翻译作用信使RNAs Messenger RNAs, mRNAsprotein template 蛋白模板非编码RNAs Noncoding RNAs, ncRNAsvarious types and functions 不一样种类和功效第2页NON-CODING RNA: FORMERLY KNOWN AS “JUNK”RNA TranscriptsPro

2、tein-coding mRNANon-coding RNA TranscriptsRegulatory RNAmiRNAsiRNAAnti-sense RNAsnoRNAsHousekeeping RNAstRNArRNAsnRNAtmRNAsRnase P RNAsvRNAsgRNAsMRP RNAsSRP RNAsTelomerase RNATranscription/chromatin structure regulatorsTranscriptional regulatorsProtein function modulatorsRNA/Protein localization reg

3、ulators第3页non-coding RNA非编码RNA(20-0nt)RNAmRNAsmall non-coding RNA (miRNA)小非编码RNA(20-500nt)long non-coding RNA (lncRNA)长非编码RNA(500-0nt)第4页MiRNA定义： 微小RNA(microRNA, miRNA)是一个长度约为22-28 nt非编码小分子RNA，miRNA经过与靶mRNA 3UTR(Untranslated Regions,即非翻译区，是mRNA分子两端非编码片段)完全或不完全互补结合，造成靶mRNA降解或翻译抑制，从而调控靶基因表示，影响细胞增殖、分化和

4、凋亡。它们经过miRNA介导特异性基因缄默造成靶mRNA降解及抑制蛋白质合成调控转录后基因表示水平。miRNA对细胞增殖、分化和凋亡有主要调整作用。 第5页MiRNA特征：MicroRNA是一个长度约为21nt单链非编码小分子RNA。在进化过程中高度保守。其经过与靶基因序列3UTR区特异性结合，诱导靶mRNA 降解或阻遏其翻译。MiRNA预计调控超出60%蛋白编码基因而且参加近乎全部已知细胞进程。第6页miRNAs发觉1993年，miRNA由哈佛大学Victor Ambros和Gary Ruvkun首次发觉 (lin-4)，第二个miRNA Let-7 在由哈佛大学博士后 Frank Slac

5、k 发觉(Ruvkun lab)Victor AmbrosGary Ruvkun第7页miRNA研究思绪表示谱分析生物信息学分析miRNA表示调控miRNA研究mRNA作用机理信号通路探讨表观遗传学miRNA功效研究过表示试验抑制表示试验靶标确证第8页miRNA研究方法1. miRNA芯片技术 将当前已经克隆miRNA或潜在miRNA制备成探针固定在尼龙膜或其它固相支持物上，然后与不一样组别总RNA或细胞器RNA杂交，经过信号强弱比较探讨miRNA 表示情况。 该方法类似于基因芯片技术，含有高通量、快速等优点，是当前疾病相关miRNA筛选惯用一个技术。 qRT-PCRNorthern Blot

6、原位杂交技术等RNA-seq第9页miRNA芯片是当前筛选和研究miRNA调控高通量伎俩第10页RNA-seq 是另一个高通量研究方法RNA-Seq: a revolutionary tool for Transcriptomics，Nature,10:57第11页有些miRNA含有类似抑癌基因功效，经过转录后负性调控致瘤性靶 基因表示而发挥生物学功效；有些miRNA含有类似癌基因作 用，经过下调抑瘤性靶基因表示而发挥功效。 恶性肿瘤microRNA结构与表示异常 恶性肿瘤相关性microRNA假如组织中某种或一些miRNA表示失常，细胞内许多起主要作用瘤基因或抑瘤基因就会受到异常调控而表示失

7、常，从而造成肿瘤发生 。 第12页有些miRNA含有类似抑癌基因功效，经过转录后负性调控致瘤性靶 基因表示而发挥生物学功效；有些miRNA含有类似癌基因作 用，经过下调抑瘤性靶基因表示而发挥功效。 恶性肿瘤microRNA结构与表示异常 恶性肿瘤相关性microRNA假如组织中某种或一些miRNA表示失常，细胞内许多起主要作用瘤基因或抑瘤基因就会受到异常调控而表示失常，从而造成肿瘤发生 。 第13页原癌基因与抑癌基因原癌基因（proto-oncogene ）癌基因(oncogene)Myc抑癌基因(cancer suppressor gene)p53第14页miR-21 （1）miR-21在乳

8、腺癌、肝癌、脑瘤等各种恶性肿瘤中表示显著上 调，并与乳腺癌等肿瘤恶性分级呈正相关；（2）miR-21 可能经过抑制其靶基因 TPM1(tropomyosin 1)表示而促进胶质瘤细胞增殖。 （3）miR-21经过负调控抑癌基因PTEN表示，促进肝癌细胞增殖和侵袭能力 。（4）经过抑制PCD4 (programmed cell death 4) mRNA翻译效率，抑制MCF-7增殖。（一）致瘤性microRNA （onco-miRNA） 在microRNA (miRNA)家族中，有些miRNA含有类似癌基因功效，与肿瘤发生呈正相关，这部分miRNA称为致瘤性miRNA（onco-miRNA），其

9、过表示或连续活化将直接造成肿瘤发生发展。 第15页 let-7 家族 (1) Let-7是由Reinhart等在线虫中发觉一个含有转录后调整作用miRNA，经过转录后调整lin-47和lin-51表示而控制线虫向成虫转变。(2) Ras 是Let-7直接靶基因，受到let-7家族负性调控。Ras是 一个膜相关GTPase信号蛋白，含有调整细胞生长、分化 功效，是一个主要瘤基因。(3) 在肺癌、乳腺癌、子宫癌等恶性肿瘤中，let-7家族与这些肿 瘤相关脆性位点亲密相关，在肺癌中其表示下调，是一个 与肺癌预后负相关抑癌基因。（二）抑瘤性microRNA (suppressor miRNA) 在mi

10、RNA 家族中，有些miRNA含有类似抑癌基因功效，与肿瘤发生呈负相关，称为抑癌性miRNA（suppressor miRNA）。抑癌性miRNA表示下降或者缺失，将直接造成肿瘤形成。 第16页17 miRNA与肿瘤发生关系存在两种可能模式 Caldas, et al.（Nature Medicine ） ：1、若miRNA表示上调，其对应抑癌基因表示下调时，则可能造成肿 瘤发生；2、若miRNA表示下调，其对应癌基因表示上调时，一样可能造成肿 瘤发生。第17页癌症相关 miRNAs 举例癌症类型高表示miRNA低表示miRNA脑肿瘤miR-10b, 21,22miR-128, 181肺癌mi

11、R-17-92, 17-3p, 93, 106a, 155, let-7Let-7, miR-145乳腺癌miR-10b, 21, 155miR-125, 145肝癌miR-18, 224miR-122a, 125a, 195, 199a, 200a大肠癌miR-21, 31, 96, 135b, 183miR-133b, 143, 145 胰腺癌miR-21, 103, 107, 196amiR-204 慢性B淋巴细胞白血病miR-21, 23a, 23b, 24-2, 146, 150, 155, 181a, 211miR15, 16, 29c,192, 222急性淋巴细胞白血病miR-9

12、9a, 100, 125b, 155, 196a, 196b, 383,miR-29a, b, c, 320a, 494, 708, let-7b, 7c第18页恶性肿瘤microRNA转录调控异常（转录因子-microRNA-靶基因”交互作用分子网络）1转录因子对microRNA初级转录产物调控 2. microRNA对靶基因调控 大部分miRNA含有自己一套独立顺式作用元件（开启子和增强子序列），受到上游一系列转录因子调控。类似于蛋白编码基因转录过程，这些转录因子经过与miRNA顺式作用元件结合，调整miRNA在转录水平表示。 miRNAs与其靶基因3-UTR结合位点并不是完全互补，能够存

13、在短错配和G-U配对，所以，miRNA调控多个靶基因。同时，同一个靶基因又同时受到多个miRNA调控。 miR-21 TPM1、PCD4和PTEN ；miR-15，miR-16，miR-181和miR-195 bcl-2第19页 所以，一个转录因子能够调控多个miRNA分子，一个miRNA分子又同时受到多个转录因子调控；同时，一个miRNA分子能调控多个靶基因，而一个靶基因又同时受到多个miRNA分子协同调控；它们之间组成了错综复杂调控网络，实现了对人体生命活动以及疾病发生发展和转归过程精细调控。3“转录因子-microRNA-靶基因”组成复杂分子网络 第20页microRNA与肿瘤诊疗和治疗

14、肿瘤分子诊疗与治疗是分子医学主要组成部分，已成为当前肿瘤研究领域热点。一些含有主要诊疗和治疗价值分子标志物已经在临床上得到了广泛应用，但因为特异性、敏感性或靶向性等方面原因，其临床应用依然受到很大局限 。因为miRNA在肿瘤多阶段发生过程中含有独特表示特征和生物学功效，miRNA在肿瘤分子诊疗和治疗中含有广泛应用前景。 第21页一、microRNA与肿瘤诊疗(一) 肿瘤组织特异性表示标志物miRNA 表示特征来对肿瘤进行分类，而且筛选能对肿瘤进行预后评定miRNA标识。 Lu等经过对各种组织起源肿瘤组织miRNA（约200个）表示谱进行归类，发觉这些结果与肿瘤组织胚胎起源一致。比如，内皮起源肿

15、瘤，如直肠癌、肝癌、胰腺癌和胃癌等被分成一类，血液系统起源也被归为一类。而16000个蛋白编码基因mRNA则不能将其聚在同一类。所以，肿瘤miRNA表示特征反应了其发育起源，这也与miRNAs 指导组织特异性发育功效相一致。 1. 肿瘤miRNA表示特征反应了其发育起源第22页许多研究经过miRNA芯片技术系统研究了miRNA在胃癌、乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌、肺癌、肝癌、白血病等肿瘤组织与其正常组织中差异表示，构建了对应肿瘤组织与正常组织差异miRNA表示谱，筛选出了一些含有临床诊疗价值分子靶标。 如，miR-221、miR-301和miR-376a诊疗胰腺癌。 (2) miRNA指导临床肿瘤

16、诊疗（3）miRNA非常稳定 福尔马林固定石蜡包埋样品中分离出来，这使得miRNA表示谱特征库建立成为可能。 第23页(二) 肿瘤血清标志物血清取得相对比较简单、对病人创伤少，所以肿瘤血清标志物越来越受到广大医学研究者青睐。（1）miRNA在血浆和血清中非常稳定，它们被有效保护以防止接触RNases，在严酷环境条件下仍能保持稳定。（2）miRNA在血浆和血清中稳定性使得其实际值与在病人身上得到测试值非常吻合。第一个被发觉血清miRNA标志物是miR-21。Lawrie等人证实，弥漫性大B细胞淋巴瘤病人血清miR-21水平很高，与淋巴瘤存活率呈负相关，是一个淋巴瘤预后预测理想分子靶标。第24页二、microRNA与肿瘤治疗（1）microRNA (miRNA)含有主要生物学功效，参加肿瘤 发生发展； （2）miRNA序列短，操控简单，基因药品轻易导入到宿主体 内，从而逆转肿瘤恶性生物学行为，到达治疗肿瘤 目标。 （3）依据miRNA生物学功效，能够从癌基因和抑癌基因 角度设计针对性药品对肿瘤进行治疗。 第25页 针对致瘤性miRNA设计药品： 人工合成反义寡聚核苷酸