微小RNA及其在医学中的应用

1、微小微小RNARNA及其在医学中的应用及其在医学中的应用一、微小一、微小RNARNA的发现的发现 人类基因组中，蛋白质编码区只占人类基因组中，蛋白质编码区只占1-2。其它。其它呢？约呢？约24为内含子序列，为内含子序列，这么冗长的内含子序列有什么生物学功能呢？这么冗长的内含子序列有什么生物学功能呢？后基因组时代的中心法则后基因组时代的中心法则RNA 加工加工 基因调基因调节节DNA 修复和重组修复和重组基基因因组组的的保保持持基基因因组组的的表表达达后基因组时代的基因调控：后基因组时代的基因调控：人类基因组绝大部分人类基因组绝大部分被转录成被转录成RNA非编码非编码RNA的数量是的数量是编码编

2、码RNA的数百倍的数百倍生物体复杂性被隐藏生物体复杂性被隐藏在它们所输出的非编在它们所输出的非编码码RNA内，而非编码内，而非编码序列内。序列内。 2006年的诺贝尔生理学奖获得者：年的诺贝尔生理学奖获得者：Gary Ruvkun第一个被发现的第一个被发现的miRNA: lin-4Ruvkun G, Wightman B, Ha I. The 20 years it took to recognize the importance of tiny RNAs. Cell. 2004 Jan 23;116 (2 Suppl):S93-6.Lee R, Feinbaum R, Ambros V. A

3、 short history of a short RNA. Cell. 2004 Jan 23;116 (2 Suppl):S89-92 近年来被鉴定的近年来被鉴定的miRNAs越来越多越来越多 至今超过至今超过17000 miRNAs已被发现已被发现 可以免费获得可以免费获得 http:/microrna.sanger.ac.uk/sequences/小干扰小干扰RNA（small interfering RNA; siRNA） 和微小和微小RNA的异同点的异同点相同点相同点 siRNA miRNA长度长度22nt左右左右合成的底物合成的底物由双链由双链RNA或或RNA前体形成的前体形成的

4、Dicer酶酶是是Dicer的产物的产物 Argonaute家族家族 需要需要Argonaute家族蛋白参与家族蛋白参与蛋白蛋白RISC组分组分都是都是RISC组分，其功能界限变得不清组分，其功能界限变得不清晰，如二者在介导沉默机制上有重叠晰，如二者在介导沉默机制上有重叠 作用方式作用方式在转录水平后和翻译水平起作用在转录水平后和翻译水平起作用 siRNA和和miRNA的相同点的相同点不同点不同点siRNAmiRNA机制性质机制性质外源引起，如病外源引起，如病毒感染诱导产生，毒感染诱导产生，异常情况异常情况生物体自身的正生物体自身的正常调控机制常调控机制 直接来源直接来源长链双链长链双链RNA

5、发夹发夹miRNA前体前体分子结构分子结构双链双链RNA单链单链RNA对靶对靶RNA特异性特异性 较高较高相对较低相对较低互补性互补性一般要求完全互一般要求完全互补补不完全互补，存不完全互补，存在错配现象在错配现象生物学功能生物学功能 抵抗病毒感染；抵抗病毒感染； 沉默过分表达的沉默过分表达的mRNA； 保护基因组免受保护基因组免受转座子的破坏转座子的破坏对机体生长发育，对机体生长发育，神经分化，脂类神经分化，脂类代谢，细胞增殖代谢，细胞增殖分化，肿瘤发生分化，肿瘤发生有重要作用有重要作用 发育发育增殖增殖(干细胞干细胞)疾病疾病分化分化凋亡凋亡Victor R. Ambros秀丽线虫秀丽线虫

6、 C. elegans1. 调控发育过程调控发育过程miR-124a局限表达于神经组织局限表达于神经组织miR-1局限表达于骨骼肌和心肌局限表达于骨骼肌和心肌青鳉青鳉斑马鱼斑马鱼小鼠小鼠果蝇果蝇miRNA的表达具有组织特异性的表达具有组织特异性( Science 2004)3 3种种miRNAmiRNA控制造血干细胞向淋巴细胞的分化过程控制造血干细胞向淋巴细胞的分化过程2. 调控细胞分化调控细胞分化microRNAhost or virus禽流感病毒禽流感病毒 Avian influenza virus疱疹病毒家族疱疹病毒家族EBV,KSHV,MHV-68,HCMV,HSV-1HBV,HCV逆

7、转录病毒家族逆转录病毒家族HIV-1 多瘤病毒家族多瘤病毒家族SV40(Simian virus 40)腺病毒家族腺病毒家族 hAV(adenovir)HCVHCVHBVHBVmiRNA基因表达基因表达信号传导信号传导肝细胞肝癌肝细胞肝癌发生、发展发生、发展诊断、治疗诊断、治疗HCVHCVHBVHBVhas-miR-191Worse survival in acute myeloid leukemiap53 tumor supressor pathwayhas-miR-34has-let-7aras and c-myc geneshas-miR-133bSequamous cell carci

8、nomahas-miR-142-5pHematopoietic specificNormal5.5.微小微小RNARNA与肿瘤的关系与肿瘤的关系微小微小RNARNA调控癌基因表达调控癌基因表达下调下调miRNA表达，促进了表达，促进了E2F1的表达的表达Western BlottingNorternBlotting有些微小有些微小RNARNA可能是致癌基因可能是致癌基因mir-1792高表达高表达增加增加mir-1719b的表达，加速了的表达，加速了c-myc诱导的淋巴瘤诱导的淋巴瘤形成形成治疗治疗胃癌组织癌旁组织胃癌组织癌旁组织总总 RNA 提取提取定量定量RT-PCRmiRNA芯片芯片细胞

9、培养细胞培养, MGC803, SGC-7901 组织类型组织类型 细胞分化细胞分化 侵润深度侵润深度 TNM分期分期 转移转移 生长曲线生长曲线MTT 定量定量PCR检测检测 细胞周期凋亡检测细胞周期凋亡检测 靶基因分析靶基因分析(三三)技术路线技术路线 临床研究临床研究 体外实验体外实验 功能分析功能分析 反义寡核苷酸阻断反义寡核苷酸阻断miRNA的表达的表达 综合分析确定综合分析确定miRNAs可能的致癌机制可能的致癌机制Guo J, et al. J Gastroenterol Hepatol. 2009, 24(4): 652-657 19种差异表达的微小种差异表达的微小RNA 12

10、 7 miR-139-5p，miR-497和和miR-768-3p首次在非肿瘤组织中发现首次在非肿瘤组织中发现miR-340*、miR-421和和miR-658首次在癌组织中发现高表达首次在癌组织中发现高表达 Xiao B, Guo J, et al. Clin Chim Acta. 2009;400(1-2):97-102. miR-106a异常表达的临床意义异常表达的临床意义因素因素 病例数病例数 变化倍数变化倍数 P直径直径 5cm3068.59 258.49 0.001 5cm25 14.65 29.21分化分化 中中 237.36 15.48 0.001 低低 2259.62 299

11、.13淋巴结转移淋巴结转移 +46 50.69 209.88 0.001 - 910.24 20.52远处转移远处转移 + 9142.35 414.60 0.001 - 4624.84 107.37侵润侵润 T120.14 0.04 T2266.09 12.72 0.001 T31750.49 173.91 =0.005 T410140.69 390.79Jiang C, Guo J, et al. Journal of Gastroenterology. DOI 10.1007/S00535-009-0135-6癌组织中癌组织中mir-421的表达明显高于癌旁组织的表达明显高于癌旁组织蒋振，郭俊明，蒋振，郭俊明，等等. 中国病理生理杂志中国病理生理杂志 2009, 25(9): 1726-1730. Jiang C, Guo J, et al. Journal of Gastroenterology. DOI 10.1007/S00535-009-0135-6 Jiang C, Guo J，et al. Journal of Gastroenterology. DOI 10.1007/S00535-009-0135-6 胃癌相关微小胃