-miRNA讲稿学生用-PPT课件.ppt

1、miRNA简介miRNA定义：微小微小RNA(microRNA，miRNA)是一种长度约为是一种长度约为22-28 nt的非编码小分子的非编码小分子RNA，miRNA通过与靶通过与靶mRNA 3UTR(Untranslated Regions,即非翻译即非翻译区，是区，是mRNA分子两端的非编码片段分子两端的非编码片段)完全或不完完全或不完全的互补结合，导致靶全的互补结合，导致靶mRNA降解或翻译抑制，降解或翻译抑制，从而调控靶基因的表达，影响细胞增殖、分化和从而调控靶基因的表达，影响细胞增殖、分化和凋亡凋亡.它们通过它们通过miRNA介导的特异性的基因沉默导致靶介导的特异性的基因沉默导致靶m

2、RNA降解及抑制蛋白质的合成调控转录后基因降解及抑制蛋白质的合成调控转录后基因表达水平。表达水平。miRNA对细胞的增殖、分化和凋亡有对细胞的增殖、分化和凋亡有重要的调节作用。重要的调节作用。miRNA定义：在基因组中有被翻译成蛋白质的区域在基因组中有被翻译成蛋白质的区域也有非翻译的区域也有非翻译的区域而翻译区域仅占而翻译区域仅占全基因组的全基因组的1 1 4 4 。为何存在大部。为何存在大部分非翻译区域呢？分非翻译区域呢？m i R N A m i R N A 是来自非翻译区域的单是来自非翻译区域的单 链链R N A R N A，存在于细胞内部。是基因存在于细胞内部。是基因调控的重要分子。调

3、控的重要分子。miRNA*定义 RNase-III酶酶Dicer将将pre-microRNA剪剪切成不完全配对的双链切成不完全配对的双链RNA双体双体（miRNA:miRNA*),即成熟即成熟microRNA和其互补序列所组成的二和其互补序列所组成的二聚体，起作用的是聚体，起作用的是miRNA,选择性整合选择性整合RISC中设别靶基因而起作用，而中设别靶基因而起作用，而miRNA*会降解。会降解。miRNA和siRNA区别 把疾病相关把疾病相关R N A R N A 作为靶点的药物中，作为靶点的药物中，s i s i R N A R N A 药物药物1515个已经进入实质性的临床研个已经进入实

4、质性的临床研究。究。s i R N A s i R N A 为双链为双链R N A R N A，具有与靶具有与靶点点R N A R N A 互补的结构，完全互补靶向抑制互补的结构，完全互补靶向抑制基因表达，长度与基因表达，长度与m i R N Am i R N A类似，类似，约为约为19-25 19-25 个碱基对。个碱基对。s i R N A s i R N A 在体内由酶在体内由酶解旋为单链解旋为单链 与靶点与靶点mR N A mR N A 结合后降解。结合后降解。s i R N A s i R N A 和和m i R N A m i R N A 都会抑制都会抑制m R N A m R N

5、 A 向蛋白质的翻译向蛋白质的翻译 但是其作用方式却差别但是其作用方式却差别颇大。颇大。一般认为一般认为siRNA siRNA 的特异性很高的特异性很高 不会不会发生结合于非目标发生结合于非目标mR N A mR N A 的脱靶情况的脱靶情况(off(off-targeting)-targeting)。但是。但是 研究发现研究发现miRNAmiRNA的的结合能力存在摆动结合能力存在摆动 1 1 个个miRNAmiRNA可抑制多可抑制多个个mRNA mRNA 的功能。研究人员预测在的功能。研究人员预测在miRNA miRNA 靶靶点药物开发方面点药物开发方面,这一特点具有重要意义这一特点具有重要

6、意义,因此因此miRNAmiRNA的作用效果可能更高，但是作用的作用效果可能更高，但是作用机理更复杂，对基因调控的网络作用往往机理更复杂，对基因调控的网络作用往往难以研究清楚。难以研究清楚。miRNA作用方式 miRNA对其功能靶点的最低要求是，至少7个碱基与5端互补结合，就可调控其靶基因。miRNA与靶mRNA的作用方式有两种。当两者完全互补时，miRNA的作用方式与RNA干扰相似，即与完全互补的同源mRNA配对结合，导致靶mRNA降解。而当miRNA与靶mRNA不完全互补时，miRNA则通过与靶mRNA的3端非翻译区结合，阻遏转录后翻译。由于许多miRNA与靶mRNA并不完全互补，所以主要

7、的作用模式是转录后的翻译阻遏（调控）。张辰宇张辰宇:吃什么补什么吃什么补什么 发现植物的微小核糖核酸（发现植物的微小核糖核酸（microRNA）可以通过日常食）可以通过日常食物摄取的方式进入人体血液和组织器官。并且，一旦进入物摄取的方式进入人体血液和组织器官。并且，一旦进入体内，它们将通过调控人体内靶基因表达的方式影响人体体内，它们将通过调控人体内靶基因表达的方式影响人体的生理功能，进而发挥生物学作用。这一研究成果公布在的生理功能，进而发挥生物学作用。这一研究成果公布在Cell research杂志上。杂志上。生物通生物通 ebiotrade 这一研究成果公布后吸引了媒体关注，美国这一研究成果

8、公布后吸引了媒体关注，美国大众科学大众科学网站对此也进行了报道，称研究人员发现蔬菜里的核糖核网站对此也进行了报道，称研究人员发现蔬菜里的核糖核酸酸(RNA)在食入后会进入体内循环的血液，而且一旦进入在食入后会进入体内循环的血液，而且一旦进入我们体内，就能改变我们的基因表达。我们体内，就能改变我们的基因表达。证明植物证明植物miRNA可能是食物中的可能是食物中的“第七种营养成分第七种营养成分”（其他六种分别是水、蛋白质、脂肪酸、碳水化合物、维（其他六种分别是水、蛋白质、脂肪酸、碳水化合物、维他命和稀有元素）；他命和稀有元素）；张辰宇张辰宇:微小微小RNA的人体之旅的人体之旅 在实验中，研究人员给

9、小鼠喂的是生米，而人类日常进食在实验中，研究人员给小鼠喂的是生米，而人类日常进食吃的是熟米，食物经过加热之后是否会破坏其微小吃的是熟米，食物经过加热之后是否会破坏其微小RNA呢？呢？张辰宇指出，煮过的米饭中仍然含有很多微小张辰宇指出，煮过的米饭中仍然含有很多微小RNA，经过，经过油炸才能破坏掉大部分的微小油炸才能破坏掉大部分的微小RNA。他们还发现，中药在经过煎煮之后，药汤里的微小他们还发现，中药在经过煎煮之后，药汤里的微小RNA的的浓度很高。给小鼠喂药之后浓度很高。给小鼠喂药之后24小时，就发现小鼠肺部相应小时，就发现小鼠肺部相应的微小的微小RNA浓度增高。他们认为，这些发现为在传统的中浓度

10、增高。他们认为，这些发现为在传统的中草药中发现一类全新的活性分子提供了依据。草药中发现一类全新的活性分子提供了依据。对于生物学来说，更大的意义可能在于，这些研究为我们对于生物学来说，更大的意义可能在于，这些研究为我们理解跨理解跨“界界”的相互作用提供了新的线索。的相互作用提供了新的线索。“动物、植物动物、植物之间如何的借着微小之间如何的借着微小RNA互相调控的？大家说不定共进化互相调控的？大家说不定共进化（co-evolution）了。）了。”张辰宇说。张辰宇说。miRNA网站 miRNA发挥对约3 0 人类蛋白质的表达调节作用。序列分析表明，至少有1/3的人类基因与miRNA调控相关，而且越

11、来越多的试验证据表明，miRNA还有很多功能未被发现。MiRNA最早在1993年在线虫体内发现。迄今在人体已经发现并命名的miRNA 超过了1万 个。除了早期发现的let一7等保留命名外，一般命名为miR-数字。见网站：mirbase.org/starBase：一个高通量实验数据CLIP-Seq（或称为HITS-CLIP）和mRNA降解组测序数据支持的microRNA靶标数据库，整合和构建多个流行的靶标预测软件的交集和调控关系。网址：starbase.sysu.edu/Tarbase：一个收集已被实验验证的microRNA靶标数据库。网址：microrna.gr/tarbase/miRecor

12、ds：一个整合的microRNA靶标数据库。整合多个靶标预测软件的调控关系。网址：mirecords.biolead.org/targetScan:基于靶mRNA序列的进化保守等特征搜寻动物的microRNA靶基因。是预测microRNA靶标假阳性率较低的软件。而且是microRNA领域大牛Bartel实验室开发的。网址targetscan.org/PicTar：基于microRNA或microRNA靶标联合作用等特征开发的搜寻动物的microRNA靶基因的软件，假阳性率也较低。是microRNA领域大牛Rajewsky实验室开发的。该文章位列miRNA相关文章引用Top5。网址：pictar

13、.mdc-berlin.de/PITA：基于靶位点的可接性（target-site accessibility）和自由能预测microRNA的靶标。是著名的生物信息学家Segal实验室开发的。网址：genie.weizmann.ac.il/pubs/mir07/mir07_data.html RNA22：基于序列特征预测microRNA的结合位点。是几个流行的microRNA靶标预测软件的其中一个。IBM公司的研究团队开发的。网址：cbcsrv.watson.ibm/rna22.html miRanda和microRNA.org：是著名的Memorial Sloan-Kettering 癌症研

14、究中心的研究人员开发的软件和数据库。miRanda的最新版本又叫mirSVR。网址：MicroCosm：EMBL-EBI的Enright 实验室开发的microRNA靶标数据库。网址：miRTarBase：整合实验证实的microRNA靶标的数据库。网址：miRGator v2.0：整合microRNA表达、靶标和疾病相关信息的数据库。网址：MiRNAMap:动物的microRNA基因及其靶标的数据库。网址：miRDB:动物microRNA靶标预测和功能注释数据库。网址：RNAhybrid：一个基于miRNA-target配对自由能预测microRNA的靶标的软件。网址：miRGen：micr

15、oRNA基因和microRNA靶标数据库。网址：m i R N A与肿瘤研究 m i R N A 的研究普遍集中于监测肿瘤的发生发展的研究普遍集中于监测肿瘤的发生发展和靶向肿瘤治疗。和靶向肿瘤治疗。(1)m i R N A 在肿瘤的发生发展中具有重要的在肿瘤的发生发展中具有重要的作用，作用，参与了肿瘤发生发展的各个阶段。结肠癌参与了肿瘤发生发展的各个阶段。结肠癌发生发展的各个阶段，发生发展的各个阶段，经历了不典型增生、腺瘤、经历了不典型增生、腺瘤、癌及肿瘤转移等一系列变化，癌及肿瘤转移等一系列变化，每一个阶段都有相每一个阶段都有相应的基因发生改变，应的基因发生改变，同时也有调控这些基因的同时也

16、有调控这些基因的m i R N A 发生变化。事实上，发生变化。事实上，m i R N A 与基因之与基因之间相互调控，共同突破平衡，间相互调控，共同突破平衡，才导致肿瘤的发生才导致肿瘤的发生发展。作为肿瘤发生的重要信号通路。发展。作为肿瘤发生的重要信号通路。m i R N A与肿瘤研究 (2)m i R N A 具有很好的组织特异性。经筛查具有很好的组织特异性。经筛查检测检测4 8 个个m i R N A 确定肿瘤的组织来源准确率确定肿瘤的组织来源准确率达达9 0 。(3)m i R N A 具有肿瘤发生的阶段特异性，具有肿瘤发生的阶段特异性，同一同一种肿瘤在发生发展不同分期阶段具有不同的种

17、肿瘤在发生发展不同分期阶段具有不同的m i R N A 表达谱。表达谱。(4)m i R N A 分子较小，分子较小，在石蜡包埋的组织中在石蜡包埋的组织中较较m R N A 更为稳定，更为稳定，对于石蜡保存的组织检测对于石蜡保存的组织检测m i R N A 将更为准确。将更为准确。(5)最近有报道证实血清或者血浆中游离最近有报道证实血清或者血浆中游离m i R N A 也是有价值的肿瘤监测指标，也是有价值的肿瘤监测指标，能够稳定地被检能够稳定地被检测并且提示肿瘤状态，使测并且提示肿瘤状态，使m i R N A 作为新的肿瘤作为新的肿瘤标志物具有较好的应用前景。标志物具有较好的应用前景。m i

18、R N A与肿瘤研究 部分肿瘤与miRNA变化（2倍高，0.5低）癌 症 类 型 MiRNA过 高 表 达 MiRNA过 少 表 达 脑 肿 瘤 MiR-10b,21,221 MiR-128,181 乳 腺 癌 MiR-21,155 MiR-125,145 肺 癌 MiR17-3p,93,106a,155 Let-7,miR-145 大 肠 癌 MiR-21,31,96,135b,183 MiR-133b,143,145 肝 细 胞 癌 MiR-18,224 MiR-122,125a,195,199a,200a 胰 腺 癌 MiR-21,103,107,196a MiR-204 B淋 巴 细

19、胞 白 血 病 MiR-21,23a,23b,24-2,MiR-15a,16,29c,192,222 146,150,155,181a,221 Table 2.miRNAs differentially expressed in SGC7901/VCR cell line and SGC7901 cell line miRNA decreased Fold change miRNA increased Fold change hsa-let-7d _3.97 hsa-miR-129-5p 2.07 hsa-let-7f _7.58 hsa-miR-182-3p 2.01 hsa-let-7g

20、_9.28 hsa-miR-494 2.77 hsa-miR-101 _9.22 hsa-miR-503 2.65 hsa-miR-105 _4.59 hsa-miR-565 2.55 hsa-miR-10a _12.77 hsa-miR-602 2.14 hsa-miR-125b _4.40 hsa-miR-663 3.39 hsa-miR-181a _14.31 hsa-miR-668 2.30 hsa-miR-181b _2.16 hsa-miR-801 3.09 hsa-miR-181c _6.70 hsa-miR-886-3p 3.21 hsa-miR-181d _26.56 hsa

21、-miR-886-5p 3.62 hsa-miR-15a-3p _5.41 hsa-miR-15b _34.04 hsa-miR-16 _7.99 hsa-miR-216a _22.43 hsa-miR-220 _32.49 hsa-miR-33a _35.58 hsa-miR-451 _9.80 hsa-miR-497 _7.86 hsa-miR-507 _16.05 hsa-miR-543 _4.90 hsa-miR-612 _43.06 hsa-miR-758 _6.96 hsa-miR-96 _8.28 A549/T与A549细胞miRNA芯片的qPCR验证miRNA在肿瘤治疗中的希望

22、miRNAsmiRNAs在肿瘤发生发展中所起的重在肿瘤发生发展中所起的重要作用给新型抗癌药物的开发带来要作用给新型抗癌药物的开发带来了希望。改变肿瘤中了希望。改变肿瘤中miRNAsmiRNAs的表达的表达量被视为一种新的治疗策略，主要量被视为一种新的治疗策略，主要包括引入抑癌基因性包括引入抑癌基因性miRNAsmiRNAs、敲除、敲除或削减癌基因性或削减癌基因性miRNAsmiRNAs早期发现的miRNA miRNA可以作为肿瘤抑制因子或者癌基因，在癌症中发挥其功能，let一7在肺癌中表达降低，是肿瘤预后较差的生物标记。在体外转染let一7g可以抑制肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞死亡。在免疫缺陷小

23、鼠体内，let-7g可以抑制肿瘤形成。let-7对一些癌基因(如Kras、HMGA2)以及抑癌基因(如BRCA1)均可起到重要的调节作用，miR-200在肿瘤表达低，生存率低，表达高，生存率高。作为肿瘤抑制因子 miRmiR一一122122可以抑制癌细胞的某些特性，例可以抑制癌细胞的某些特性，例如克隆存活、不依赖支持物生长、转移、如克隆存活、不依赖支持物生长、转移、侵袭、上皮侵袭、上皮-间质转化、裸鼠成瘤。这些结间质转化、裸鼠成瘤。这些结果表明，在肝脏中果表明，在肝脏中miR-122miR-122作为肿瘤抑制因作为肿瘤抑制因子行使其功能。在体外子行使其功能。在体外miR-122miR-122可

24、以直接抑可以直接抑制内皮细胞生成血管。在鼠肝细胞癌模型制内皮细胞生成血管。在鼠肝细胞癌模型中，证实了中，证实了miR-122miR-122以以ADAM17ADAM17为靶点发挥其为靶点发挥其抑瘤活性。抑瘤活性。作用机理 miR-143miR-143和和miR-145miR-145在结肠腺瘤形成早期，在结肠腺瘤形成早期，表达下调，促使腺瘤形成。对其表达下调，促使腺瘤形成。对其3 3端突起端突起 处进行化学修饰，使其活性增强、抵抗核处进行化学修饰，使其活性增强、抵抗核酸酶。这种经化学修饰后的酸酶。这种经化学修饰后的miR-143miR-143复合物复合物可以抑制人可以抑制人DLDDLD一一1 1结

25、肠癌细胞移植瘤形成，结肠癌细胞移植瘤形成，有可能成为治疗结肠癌的有可能成为治疗结肠癌的RNARNA药物药物 作为癌基因 m i R-2 1 m i R-2 1 是目前唯一的在几乎所有肿瘤中表是目前唯一的在几乎所有肿瘤中表达上调的达上调的m i R N A m i R N A，其参与了肿瘤细胞的增殖、其参与了肿瘤细胞的增殖、迁移、浸润以及肿瘤的血管生成等多个环节，并迁移、浸润以及肿瘤的血管生成等多个环节，并且在体外已经证实与多个抗肿瘤药物的敏感性有且在体外已经证实与多个抗肿瘤药物的敏感性有关。目前认为，关。目前认为，m i R-2 1 m i R-2 1 调控肿瘤细胞的多种调控肿瘤细胞的多种药物

26、敏感性的机制主要与药物敏感性的机制主要与m i R-2 1 m i R-2 1 参与调控细参与调控细胞周期，胞周期，抑制细胞凋亡有关。迄今为止，抑制细胞凋亡有关。迄今为止，m i R-2 1 m i R-2 1 比较明确的靶分子有比较明确的靶分子有P T E N P T E N、P P D C D 4 D C D 4、M a s p i n M a s p i n、T P M I T P M I、N F I B N F I B、R E C K R E C K、S P R Y 2 S P R Y 2 及及M A R C K M A R C K S S 等。等。作为肿瘤诊断 用用miRNAmiRN

27、A作为分子标记作为肿瘤的诊断准确率达作为分子标记作为肿瘤的诊断准确率达9090 。仅用。仅用1 1个个miR-205miR-205指标来区分肺鳞癌及非鳞癌指标来区分肺鳞癌及非鳞癌的敏感性就达的敏感性就达9696 ，特异性达，特异性达9090。在实际应用。在实际应用方面，方面，miRNAmiRNA的表达水平可以从石蜡包埋的肿瘤组的表达水平可以从石蜡包埋的肿瘤组织织 、血清、胸腹腔积液，甚至痰液中检测，应用、血清、胸腹腔积液，甚至痰液中检测，应用范围广，甚至可以实现无创检测，符合人们对理范围广，甚至可以实现无创检测，符合人们对理想分子标志的所有要求。想分子标志的所有要求。经典的miRNA合成途径

28、miRNA miRNA 可能来自于基因组的基因间隔区或者编码可能来自于基因组的基因间隔区或者编码基因的内含子中。首先在细胞核内编码基因的内含子中。首先在细胞核内编码miRNA miRNA 的的基因通过基因通过RNA RNA 聚合酶聚合酶II II 或或RNA RNA 聚合酶聚合酶III III 转录生转录生成初级成初级miRNA(pri-miRNA)miRNA(pri-miRNA)，pri-miRNApri-miRNA与来自蛋与来自蛋白质编码基因白质编码基因mRNAmRNA相似，有相似，有5 5 端帽式结构和端帽式结构和3 3 端多聚腺苷酸尾结构，长度可达数千个碱基。接端多聚腺苷酸尾结构，长度

29、可达数千个碱基。接着着p r i-miRNA p r i-miRNA 在一种在一种RNaseIII(Drosha RNaseIII(Drosha 酶酶)和和它的伴侣分子它的伴侣分子(DiGeorge syndrome critical(DiGeorge syndrome critical region gene 8,DGCR8)region gene 8,DGCR8)组成的复合物作用下，组成的复合物作用下，剪切为剪切为7080 7080 个核苷酸长度、具有茎环结构的个核苷酸长度、具有茎环结构的miRNA miRNA 前体前体(pre-miRNA)(pre-miRNA)。作用机理 miRNA m

30、iRNA 前体在前体在Ran-GTP Ran-GTP 依赖的核质依赖的核质/细胞质转运细胞质转运蛋白蛋白输出蛋白输出蛋白5(exportin 5)5(exportin 5)的作用下，从核的作用下，从核内运输到胞质中。随后内运输到胞质中。随后miRNAmiRNA前体在另一种前体在另一种RNaseIII(DicerRNaseIII(Dicer酶酶)的作用下被剪切成的作用下被剪切成21-28 21-28 个个核苷酸长度，而且其核苷酸长度，而且其5 5端磷酸化和端磷酸化和3 3端有端有2 nt 2 nt 的的悬垂序列，类似于悬垂序列，类似于siRNA siRNA 的不完全配对的双链的不完全配对的双链R

31、NARNA，它们是由成熟它们是由成熟miRNAmiRNA与与miRNAmiRNA*组成的二聚体，组成的二聚体，miRNAmiRNA*是是pre-miRNApre-miRNA中的一段中的一段RNARNA，其位置恰好与，其位置恰好与成熟的成熟的miRNA miRNA 相对。最后在相对。最后在RNA RNA 解旋酶作用下生解旋酶作用下生成成熟成成熟miRNA miRNA 和和miRNAmiRNA*，成熟，成熟miRNAmiRNA结合到结合到RNARNA诱诱导的基因沉默复合物导的基因沉默复合物(RNA-induced(RNA-induced silencingcomplex,RISC)silencin

32、gcomplex,RISC)中发挥作用，中发挥作用，miRNAmiRNA*则被降解。则被降解。推测 mirtron途径 在无脊椎动物和哺乳动物中发现一种不依赖Drosha酶而产生miRNA的新途径,即mirtron途径。该途径的发现为进一步解释miRNA的产生机制提供了重要资料以及新的研究思路。疾病治疗 研究基因的功能通常是将其从基因组中敲除，然研究基因的功能通常是将其从基因组中敲除，然后观察敲除前后的变化，但在破译后观察敲除前后的变化，但在破译miRNAmiRNA的功能，的功能，一般不会采用这种策略，而是通过增强或减弱该一般不会采用这种策略，而是通过增强或减弱该miRNAmiRNA的表达来鉴

33、定其功能。的表达来鉴定其功能。miRNA mimics是模拟生物体内源的是模拟生物体内源的miRNAs，运，运用化学合成的方法合成，能增强内源性用化学合成的方法合成，能增强内源性miRNA的的功能。功能。miRNA mimics进一步增强内源进一步增强内源miRNA的的沉默作用，降低细胞内靶向蛋白表达量，进行功沉默作用，降低细胞内靶向蛋白表达量，进行功能获得性（能获得性（gain-of-function）研究）研究 疾病治疗 miRNA inhibitormiRNA inhibitor是化学修饰的专门针对细是化学修饰的专门针对细胞中特异的靶胞中特异的靶miRNAmiRNA的抑制剂。的抑制剂。近

34、年来人工合成的近年来人工合成的miRNAmiRNA（artificial artificial miRNAmiRNA，amiRNAamiRNA）已经成功应用于沉默预期）已经成功应用于沉默预期靶基因的表达及其功能研究，人工合成的靶基因的表达及其功能研究，人工合成的miRNAsmiRNAs既能够特异性地沉默单一基因，也既能够特异性地沉默单一基因，也可以同时沉默多个相关但不相同的基因。可以同时沉默多个相关但不相同的基因。miRNA inhibitorsmiRNA inhibitors，特异的靶向和敲除单，特异的靶向和敲除单个的个的miRNAmiRNA分子，可以削弱内源分子，可以削弱内源miRNAmi

35、RNA的基的基因沉默效应，提高蛋白表达量，因沉默效应，提高蛋白表达量，反义技术：反义技术：miR21:5miR21:5-UAGCUUAUCAGACUGAUGUUGA-3-UAGCUUAUCAGACUGAUGUUGA-3反义反义DNADNA:5:5-TCAACATCAGTCTGATAAGCTA-3-TCAACATCAGTCTGATAAGCTA-3硫代、氟代、甲基化等修饰，硫代、氟代、甲基化等修饰，L2000转转染。动物实验。同以往的反义寡核苷酸染。动物实验。同以往的反义寡核苷酸技术类似。技术类似。反义药物 抑制过高表达的miRNA时，使用互补核酸的反义药物非常有效。主要在修饰上，用硫代、氟代、甲

36、基化等修饰，也有用锁核酸BNA(bridged nucleic)人工核酸将反义药物的2位和4位碳通过桥结构连接而抗核酸酶分解。同基因的反义药物类似，不同的是miRNA反义药物是靶向miRNA正义链。首个在人体中试验的首个在人体中试验的miRNAmiRNA药物药物 病毒中同样发现了基因编码的病毒中同样发现了基因编码的miRNAsmiRNAs，病毒，病毒miRNAsmiRNAs在蛋白质编码基因中所起的调节作用可能在蛋白质编码基因中所起的调节作用可能是在病毒中维持复制、逃逸宿主免疫等。文献报是在病毒中维持复制、逃逸宿主免疫等。文献报道，道，miRmiR一一122122与靶基因的与靶基因的5 5-UT

37、R-UTR相结合，可以促相结合，可以促进丙型肝炎进丙型肝炎HCVHCV的复制的复制 ，目前已经开发，目前已经开发miR-122miR-122作作为抗病毒治疗靶点，丹麦制药公司为抗病毒治疗靶点，丹麦制药公司Santafis Santafis PharmaPharma宣布其开发的丙型肝炎新型治疗手段宣布其开发的丙型肝炎新型治疗手段SPC3649(SPC3649(锁核酸锁核酸LNA-antimiRTM-122)LNA-antimiRTM-122)开始进入人开始进入人体第一阶段临床试验，这是世界上首个在人体中体第一阶段临床试验，这是世界上首个在人体中试验的试验的miRNAmiRNA药物。药物。miRN

38、A药物 20192019年年5 5月月2828日，丹麦制药公司日，丹麦制药公司Santaris Santaris PharmaPharma的的SPC3649SPC3649为世界上首例为世界上首例miRNAmiRNA药物药物进入临床研究，作用靶点为进入临床研究，作用靶点为miR-122,miR-122,为丙为丙型肝炎药物，型肝炎药物，miR-122miR-122是肝细胞中表达高的是肝细胞中表达高的miRNAmiRNA，与丙型肝炎病毒增殖有关。，与丙型肝炎病毒增殖有关。4848例健例健康人参与了康人参与了I I期临床试验。期临床试验。20092009年葛兰素史年葛兰素史克和美国克和美国Regulu

39、sRegulus公司合作进行反义抑制公司合作进行反义抑制miRNAmiRNA靶点药物研究，合同金额靶点药物研究，合同金额6 6亿美圆。亿美圆。前景 siRNAsiRNA药物出来后，对原来专一性反义抑制靶基因药物出来后，对原来专一性反义抑制靶基因的反义药物（例如抑制的反义药物（例如抑制Bcl2Bcl2基因的基因的G3139G3139）研究认）研究认为没有放大效应，抑制效果有限。认为为没有放大效应，抑制效果有限。认为siRNAsiRNA药物药物的靶向性也好，不会出现脱靶效应，并且有放大的靶向性也好，不会出现脱靶效应，并且有放大效应，比反义药物作用敏感。但是同效应，比反义药物作用敏感。但是同miRN

40、AmiRNA药物比药物比较，较，miRNAmiRNA的结合能力变化大，的结合能力变化大，1 1个个miRNAmiRNA可以抑制可以抑制多个甚至几十个多个甚至几十个mRNAmRNA的功能，因此认为的功能，因此认为miRNAmiRNA靶点靶点药物的特点是药物的特点是1 1个靶点可能将该类疾病的相关因子个靶点可能将该类疾病的相关因子一网打尽，因此可能比一网打尽，因此可能比siRNAsiRNA药物具有更高的有效药物具有更高的有效性。性。同同Bcl2相关的目前进行比较多的研究是过表达相关的目前进行比较多的研究是过表达miR-181,145,15a,15b,16,34,或用反义抑制或用反义抑制21 肿瘤耐

41、药性 胃癌细胞系胃癌细胞系SGC7901SGC7901和长春新碱耐药细胞比和长春新碱耐药细胞比较，后者较，后者2424个个miRNAsmiRNAs下调下调2 2倍以上，倍以上，1111个个miRNAs miRNAs 上调上调2 2倍以上。倍以上。Q-RTPCRQ-RTPCR进一步证明进一步证明miR-181smiR-181s下调下调4 4倍。耐药可能通过倍。耐药可能通过miRNAsmiRNAs水水平改变调节引起，平改变调节引起，CDDPCDDP引起卵巢癌细胞的引起卵巢癌细胞的let-7e,miR-30c,miR-25b,miR130a,miR335let-7e,miR-30c,miR-25b,

42、miR130a,miR335的不同表达水平变化，认为这的不同表达水平变化，认为这6 6个可能相关个可能相关于耐药。于耐药。肿瘤耐药性 胃癌细胞系胃癌细胞系SGC7901SGC7901和长春新碱耐药细胞比较，后和长春新碱耐药细胞比较，后者者MDRMDR表达增加，表达增加，miR-181bmiR-181b下调，下调，Bcl2Bcl2表达增加。表达增加。高表达高表达miR-181bmiR-181b使使MDRMDR表达增加下降，表达增加下降，Bcl2Bcl2蛋白水蛋白水平下降，平下降，miR-181bmiR-181b的的Q-RTPCRQ-RTPCR表达增加，对化疗药表达增加，对化疗药物敏感性增加和凋亡

43、敏感性。物敏感性增加和凋亡敏感性。耐药可能通过耐药可能通过miRNAsmiRNAs水平调节改变，水平调节改变，CDDPCDDP引起的引起的卵巢癌细胞卵巢癌细胞let-7e,miR-30c,miR125b,miR-let-7e,miR-30c,miR125b,miR-130a,miR335130a,miR335等不同表达水平变化，认为这等不同表达水平变化，认为这6 6个个miRNAsmiRNAs同耐药直接相关。实际可能有相当多的同耐药直接相关。实际可能有相当多的miRNAsmiRNAs参加化疗耐药的影响，调节部分参加化疗耐药的影响，调节部分miRNAsmiRNAs可可能增加化疗耐药的敏感性。能增

44、加化疗耐药的敏感性。cardiac fibroblasts directly to cardiomyocytesCirculation Research published online April 26,2019心肌成纤维细胞心肌成纤维细胞-心肌细胞心肌细胞在实验室器皿中首次将实验鼠心脏病发在实验室器皿中首次将实验鼠心脏病发作后留下的疤痕组织变成心肌细胞。最作后留下的疤痕组织变成心肌细胞。最新研究一旦在人类身上试验成功，将有新研究一旦在人类身上试验成功，将有助于科学家们研发出新的心脏衰竭疗法。助于科学家们研发出新的心脏衰竭疗法。研究小组成功利用诱导性多能干细胞（研究小组成功利用诱导性多能干细

45、胞（iPS细胞）细胞）人工制成癌干细胞并在小鼠身上得到验证人工制成癌干细胞并在小鼠身上得到验证 日本京都大学研究小组将日本京都大学研究小组将Oct3/4,Sox2,c-myc,klf4通过逆转录病毒载体转入小鼠的通过逆转录病毒载体转入小鼠的成纤维细胞，把成纤维细胞变成类似胚胎成纤维细胞，把成纤维细胞变成类似胚胎干细胞的多能干细胞，并将其命名为干细胞的多能干细胞，并将其命名为iPS.研究一般方法 miRNAmiRNA表达低，转染过表达方法：表达低，转染过表达方法：（1）载体方法，慢病毒方法载体方法，慢病毒方法（2）miRNA mimics模拟物，模拟物，成熟成熟sense，Antisense 为

46、两条合成，不完全配对，文献为两条合成，不完全配对，文献miR-181b，成熟成熟sense连模拟物为一条链，单链，可连模拟物为一条链，单链，可以委托合成，有现成库，成熟以委托合成，有现成库，成熟sense，Antisense在在mirbase.org/mirbase.org/找到找到，成熟，成熟sense就为红色区，就为红色区，Antisense则在后面则在后面2个不配对区改成配对，并且个不配对区改成配对，并且链用链用3-benzen-pyridine(BP)修饰。已进行动物实修饰。已进行动物实验（文献验（文献miR143）抑制相关基因表达 siRNA与miRNA药物不同 1、根据mRNA序列

47、，写出siRNA,aiRNA序列及可能的修饰方式：GUGGGACUUUGGAAAUACA 2 miR-181bmiR-181b序列是序列是:5:5-AACAUUCAUUGCUGUCGGUGGGU AACAUUCAUUGCUGUCGGUGGGU-3-3，设计出反义药物序列和，设计出反义药物序列和miRNAmiRNA药药物可能的序列和修饰方式物可能的序列和修饰方式 hsa-mir-181b-1 ccugugcagagauuauuuuuuaaaa aucaa cug gaa g ggucaca cauucauug ucgguggguu cu u|ccggugu guaaguaac agucacucg

48、a gg g-uucgcc -caac -a aca u 结论 miRNAsmiRNAs的发现无疑是对现有真核生物的发现无疑是对现有真核生物基因表达调控的补充，其在基因调控基因表达调控的补充，其在基因调控及生物发育中的作用正在被不断研究及生物发育中的作用正在被不断研究并开发。并开发。miRNAsmiRNAs在体内不仅作为功能在体内不仅作为功能分子发挥作用，还参与并决定基因表分子发挥作用，还参与并决定基因表达调控、蛋白质翻译，从而影响细胞达调控、蛋白质翻译，从而影响细胞代谢等所有生命进程。代谢等所有生命进程。结论 由由miRNAmiRNA介导的介导的RNARNA干扰技术正迅速从基础干扰技术正迅速

49、从基础研究领域迈进临床应用，相信不久的将来研究领域迈进临床应用，相信不久的将来将有越来越多的将有越来越多的RNARNA干扰药物进入临床研究干扰药物进入临床研究和应用。和应用。循环循环miRNAsmiRNAs作为一种无创性检测手段在疾作为一种无创性检测手段在疾病的早期诊断和预后中也展示出广阔的应病的早期诊断和预后中也展示出广阔的应用前景。相信不久的将来将有越来越多的用前景。相信不久的将来将有越来越多的临床检测得到应用。临床检测得到应用。基础研究方面的基因调控网络的论文将越基础研究方面的基因调控网络的论文将越来越多。来越多。结论虽然虽然miRNAsmiRNAs在疾病发生发展过程中在疾病发生发展过程

50、中的作用是的作用是“因因”还是还是“果果”仍需更仍需更多研究来证明，但可以认为对多研究来证明，但可以认为对miRNAsmiRNAs的深入研究推动了从的深入研究推动了从RNARNA、DNADNA和蛋白质三大生物分子方面对和蛋白质三大生物分子方面对疾病进行预测、诊断和治疗的进程。疾病进行预测、诊断和治疗的进程。结论 但是但是siRNA、miRNA的的RNAi技术真正能应技术真正能应用于日常生活虽然为时尚早，还需要科学用于日常生活虽然为时尚早，还需要科学家们进一步广泛深入细致持久的研究。家们进一步广泛深入细致持久的研究。尽管如此，我们依然可以预测，与其它基尽管如此，我们依然可以预测，与其它基因技术一