齊秀麗，徐莉，韓麗麗，陳高云，楊曉琮

（防化學(xué)院，北京102205）

MicroRNA：疾病診斷的潛在生物標(biāo)記物

齊秀麗，徐莉，韓麗麗，陳高云，楊曉琮

（防化學(xué)院，北京102205）

MicroRNAs（miRNAs）是一類具有高度保守性內(nèi)源性非編碼的小RNAs，許多研究都表明miRNAs表達(dá)的異?；蛉狈νǔ１徽J(rèn)為與病理生理紊亂相關(guān)。本文介紹miRNAs的生物學(xué)特性，分析miRNAs作為生物標(biāo)記物的前景以及miRNAs應(yīng)用于人類疾病診斷的優(yōu)點(diǎn)。

miRNAs；生物標(biāo)記物；疾病診斷

許多早期診斷的方法如內(nèi)窺鏡檢查、糞便-血液測(cè)試等已經(jīng)很成熟并廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。血液檢測(cè)由于其微創(chuàng)性、精確性，在疾病診斷中越來(lái)越普遍。已經(jīng)研究的血液標(biāo)記有細(xì)胞、蛋白、mRNA和DNA標(biāo)記等，但是這些診斷的結(jié)果大多不理想，難以作為診斷的主要依據(jù)。

miRNAs是一類進(jìn)化上保守的、單鏈、非編碼的RNA分子，長(zhǎng)度21～25nt。通過(guò)與mRNA3'端非編碼區(qū)域的目標(biāo)基因序列結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平抑制調(diào)節(jié)基因表達(dá)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，miRNAs參與機(jī)體的多種生物學(xué)過(guò)程，如細(xì)胞增殖、分化、凋亡及腫瘤。因此，miRNAs表達(dá)的異?；蛉狈νǔ１徽J(rèn)為與病理生理紊亂相關(guān)。

1 miRNAs的生物學(xué)特性

目前已經(jīng)證明在綠藻、病毒、動(dòng)物、植物和人類的體內(nèi)存在miRNAs。很多研究表明，miRNAs參與多種生物學(xué)過(guò)程。在選擇壓力下超過(guò)半數(shù)的哺乳動(dòng)物的信息保持著與miRNA的配對(duì)信息，這可能證明，對(duì)于某些類型的細(xì)胞來(lái)說(shuō)，至少在某種程度上miRNA影響了所有的生物學(xué)功能或過(guò)程。

目前，miRNA庫(kù)（Sanger miRBase release20；http:// www.mirbase.org/，June 2014）中的206個(gè)物種中，有30 424個(gè)成熟的miRNA序列，這些序列是由24 521個(gè)有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的miRNAs前體所表達(dá)。數(shù)據(jù)表明2 652個(gè)成熟的人類miRNAs與許多的細(xì)胞的病理通路相關(guān)聯(lián)，并且對(duì)一些疾病的發(fā)病機(jī)制有重要的影響。

2 miRNAs和疾病診斷

miRNAs調(diào)節(jié)基因表達(dá)并與細(xì)胞凋亡、增殖、生長(zhǎng)、血糖血脂代謝等多種生理學(xué)和病理學(xué)過(guò)程相關(guān)，越來(lái)越多的研究都揭示了miRNAs的表達(dá)和疾病之間的關(guān)系。

2.1 癌癥

已經(jīng)證實(shí)miRNAs在癌癥中起到重要的調(diào)控作用，同時(shí)miRNAs在癌癥診斷、預(yù)測(cè)和治療中也有著重要的價(jià)值[1]。隨著miRNAs微陣列的快速發(fā)展，循環(huán)miRNA已成為包括大腸癌、胃癌及急性髓細(xì)胞白血病等癌癥的生物標(biāo)記物。

大量的實(shí)驗(yàn)室證據(jù)表明，miRNAs在癌癥發(fā)展的進(jìn)程中或是原癌基因或是抑癌基因。Chim等[2，3]研究發(fā)現(xiàn)在血清或血漿中有循環(huán)miRNAs存在，他們已經(jīng)在腫瘤患者的血漿和血清中發(fā)現(xiàn)了一些腫瘤源性的miRNAs。更多的研究表明，miRNAs在不同的疾病特別是癌癥中可能作為潛在的生物標(biāo)記物。在癌癥的治療和診斷中發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)非侵入性的診斷工具成為癌癥研究的一個(gè)目標(biāo)，miRNAs作為潛在的生物標(biāo)記物的應(yīng)用將會(huì)大大減少癌癥診斷和治療中所引起的痛苦。

2.2 心血管疾病

miRNAs在心血管疾病發(fā)生早期的診斷和治療方面具有重要的價(jià)值。研究表明，miRNAs表達(dá)的負(fù)調(diào)控不僅與心臟病有關(guān)，而且與心臟的發(fā)育、生長(zhǎng)、功能及舒張壓相關(guān)聯(lián)。由于miRNAs在特定的細(xì)胞通路上具有特定的靶標(biāo)，因此將其作為診斷的標(biāo)記物或者通過(guò)操控其獲得治療作用是非常有前景的[4]。

2.3 糖尿病

截至目前，還沒(méi)有鑒定β細(xì)胞死亡和糖尿病早期檢測(cè)的敏感方法。Erener等[5]研究了一個(gè)富含miRNA的胰島miR-375的水平，通過(guò)大量的RT-PCR驗(yàn)證在血液中的miR-375是否是鑒定β細(xì)胞死亡和預(yù)測(cè)小鼠糖尿病的可能的生物標(biāo)記物。研究表明，細(xì)胞因子和鏈脲霉素誘導(dǎo)胰島中的循環(huán)miR-375水平顯著提高，而在細(xì)胞死亡抑制劑中miR-375水平下降。結(jié)果表明，循環(huán)miR-375可能是β細(xì)胞死亡和糖尿病預(yù)測(cè)的生物標(biāo)記物。

2.4 職業(yè)病

暴露于石棉是胸膜間皮瘤（PM）的主要病因，PM是一種很難診斷的腫瘤。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有13個(gè)與PM相關(guān)的新的miRNA。其中，過(guò)度表達(dá)有miR-148b、miR-374a、miR-24-1＊、Let-7d、Let-7e、miR-199b-5p、miR-331-3p和miR-96，不完全表達(dá)有miR-939、miR-671-5p、miR-605、miR-1224-5p和miR-202[6]。

2.5 器官移植急性排斥反應(yīng)

目前已經(jīng)有一些標(biāo)記物適用于器官移植急性排斥反應(yīng)（AR）的臨床診斷。為了驗(yàn)證miRNAs是否是AR潛在的生物標(biāo)記物，Hu等[7]采用大鼠原位肝移植模型和芯片，區(qū)分miRNAs的指紋圖譜、血漿水平和AR大鼠的移植物以及對(duì)照各自的變化，研究發(fā)現(xiàn)了3個(gè)血漿miRNAs：miR-122，miR-192和miR-146a。研究給出了大鼠急性排斥反應(yīng)的血漿miRNAs的總圖譜，認(rèn)為miR-122和miR-192和肝損傷相關(guān)聯(lián)，同時(shí)miR-146a可能和細(xì)胞排斥反應(yīng)相關(guān)聯(lián)。此外，在腎移植手術(shù)后腎移植狀態(tài)評(píng)估中，許多研究也提出了miRNAs作為生物標(biāo)記物的可能性[8，9]。

2.6 骨關(guān)節(jié)炎

骨關(guān)節(jié)炎（OA）遺傳因素復(fù)雜至今還不完全清楚。最近有研究表明了miRNA在軟骨功能上的意義[10]。Silvia等在正常和OA軟骨細(xì)胞中已查明識(shí)別和表征miRNA的表達(dá)譜。研究通過(guò)分析和確定OA中723個(gè)miRNAs的作用，發(fā)現(xiàn)其中7個(gè)miRNAs呈統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異表達(dá)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在這7個(gè)人類miRNAs中，has-miR-483-5p上調(diào)OA軟骨細(xì)胞，其他6個(gè)miRNAs上調(diào)正常軟骨細(xì)胞。這一結(jié)論也被特定miRNA的qPCR檢測(cè)所證實(shí)。在OA病理研究上，被檢測(cè)的miRNA可能的作用由潛在miRNA靶標(biāo)預(yù)測(cè)以及差異表達(dá)的miRNA引起信號(hào)級(jí)聯(lián)改變所揭示和支持。

3 結(jié)語(yǔ)

大量的研究已經(jīng)表明miRNA和疾病之間的關(guān)聯(lián)，如表1和圖1所示。事實(shí)上，許多研究已經(jīng)探索了miRNAs的表達(dá)與疾病之間的聯(lián)系；而且這些研究越來(lái)越深入且不斷擴(kuò)大。

在低風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)人群中，根據(jù)miRNAs的特點(diǎn)進(jìn)行分類和鑒別。開(kāi)發(fā)出更多有效方法，建立miRNAs標(biāo)記物數(shù)據(jù)庫(kù)，為早期的疾病診斷、預(yù)測(cè)、預(yù)防和治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)提供有價(jià)值的信息。

表1 miRNAs在疾病中的負(fù)調(diào)控

圖1 miRNA研究的一般方法

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MicroRNAs:Potential Biomarkers for Disease Diagnosis

Qi Xiu-li,Xu Li,Han Li-li,Chen Gao-yun,Yang Xiao-cong
(Institute of Chemical Defence,Beijing 102205)

MicroRNAs (miRNAs) are a group of endogenous noncoding small RNAs characterized by high conservation,many studies have indicated that the abnormal or lack of expression of miRNAs was generally considered to be related to the pathophysiology of the disorder..Based on this,this paper introduced the biological characteristics of miRNAs,and analyzed the prospects of miRNAs as a biomarker and the advantages of miRNAs in the diagnosis of human diseases.

MicroRNA;Biomarker;Disease diagnosis

R346

A

2096-0387（2016）06-0072-04

齊秀麗(1973-),女，山西朔州人，碩士研究生，副教授，研究方向：生物防護(hù)。