文献阅读|通过2024诺贝尔奖,聚焦miRNA在微生物领域的研究进展

近日,万众瞩目的诺贝尔生理学或医学奖公布了今年的获奖者名单,在微RNA(microRNA)领域做出突破性贡献的Victor Ambros教授Gary Ruvkun教授摘得桂冠。这两位学者发现了microRNA及其在转录后基因调控中的作用,他们的发现让我们对基因调控有了全新的认识。他们的发现有助于解释地球上复杂的生命是如何出现的,以及人体是如何由各种不同的组织构成的。MicroRNA影响着基因(生命指令)在生物体(包括我们人类)内部的控制方式。

▲美国科学家维克托·安布罗斯和加里·鲁夫坎。图/诺贝尔奖委员会官网

今年10月份的《中国病原生物学杂志》发表了一篇名为《miRNA在新型冠状病毒肺炎中的研究进展》的文章,文章提到:已有研究发现机体微小核糖核酸(microRNA,miRNA)的水平在新型冠状病毒肺炎或疫苗接种后发生变化,这使基于 miRNA 进行诊疗成为可能。


miRNA 是一种内源性非编码小分子核糖核酸,长度约为18~22个核苷酸,在转录后调节基因表达,在炎症、免疫、肿瘤、分化、凋亡等多种生理和病理的过程中发挥着重要的作用。miRNA 可以和目标mRNA 不完全或互补结合,通过阻止 mRNA 的翻译和诱导其降解发挥调控功能。人类的组织和细胞中大约有2300种特异性表达的成熟 miRNA。一个基因可以被多种 miRNA 调控,一个 miRNA 也可以调控多种靶基因。

miRNA的生成与作用机制

自第一个 miRNA 被发现以来的20多年,miRNA 的生物学领域已经得到广泛应用,它与包括心脑血管疾病、呼吸道疾病、肿瘤在内的许多疾病的发生发展有关,对 miRNA 在疾病的发生发展中,特别是在癌症中的作用的深入研究,使 miRNA 在辅助诊断、作为治疗靶点、辅助预后判断、预防疾病发生等多方面的发挥重要作用。


miRNA 是基因表达的关键调节因子,也是生物标志物开发有希望的候选者,目前临床正在开发的miRNA 模拟物和 miRNA 抑制剂已显示出作为包括新型冠状病毒肺炎在内等多种疾病诊疗靶点的前景。目前针对新型冠状病毒肺炎的主要治疗方法为对症支持治疗,开发新的特效疗法,可能可以有效降低新型冠状病毒肺炎的重症率和死亡率。
  • miRNA在新冠病毒肺炎诊断中的应用:miRNA 体现了宿主对感染的反应,提供感染证据以降低 PCR检测的假阴性率。
  • miRNA作为新冠病毒感染潜在治疗靶点:新型冠状病毒感染期间,miRNA 影响病毒进入的过程,发挥包括抗病毒、增强或抑制炎症反应等多种作用,为以 miRNA 为靶点进行治疗提供了理论基础。
  • miRNA在辅助判断疾病预后存在潜在价值:新型冠状病毒感染会影响机体血浆 miRNA 表达谱,可能可以辅助预测疾病的严重程度和死亡率。
  • miRNA在预防新冠病毒感染中存在潜在价值:研究报道接种疫苗后,与免疫反应有关的 miRNA 的水平发生了变化,miRNA可用于代表新冠病毒疫苗接种的标志物,针对与免疫反应相关的 miRNA 进行疫苗研发,可能为未来研发新冠疫苗,降低新冠病毒的感染率、预防重症、改善患者预后等提供新的思路。

miRNA不仅在新冠病毒肺炎的辅助诊断、治疗靶点、辅助预后判断和预防疾病发生等方面发挥重要作用,也在其他的一些如流感、乙肝或丙肝等病原中直接或间接靶向病毒基因,调控病毒复制,在病毒感染过程中刺激或抑制先天免疫反应和细胞凋亡。

2022年《病毒学报》发表了一篇名为《宿主 miRNA 参与甲型流感病毒复制调控研究进展》的文章,文章中研究发现:

  • 宿主 miRNA 直接抑制流感病毒复制,并可能为未来流感病毒感染后治疗提供新的治疗策略。

宿主 miRNA 直接抑制甲型流感病毒基因表达

  • 研究表明宿主 miRNA 间接调控流感病毒复制,间接调控方式分为对病毒复制水平的抑制和促进两种方式。宿主 miRNA 间接通过免疫反应,激活信号通路来抑制流感病毒复制。也有研究表明宿主 miRNA通过其自身蛋白的表达间接促进流感病毒复制。

宿主 miRNA 参与调控甲型流感病毒应答信号通路

文章指出:探究宿主 miRNA 与流感病毒互作关系将为流感病毒的治疗与预防提供新线索,从而为新型药物靶点筛选奠定基础。

目前已经有多种 miRNA 相关治疗制剂进展到了临床试验的阶段,Miravirsen通过和 miR-122杂交来阻断其和丙型肝炎病毒 RNA 的相互作用,可以用于治疗丙型肝炎病毒的感染。INT-1B3作为miR-193a-3p的模拟物,在癌症小鼠模型中体现了显著的抗肿瘤活性,目前正在进行临床试验。

微小RNA的发现和应用无疑是医学史上的重大进步,它在癌症、心脏病、神经系统疾病等领域展示了巨大的潜力。未来,随着更多研究的深入,微小RNA有望成为治疗这些重大疾病的主要手段。
参考文献

[1]张若阳,舒强.miRNA在新型冠状病毒肺炎中的研究进展[J].中国病原生物学杂志,2024,19(10):1234-1238.DOI:10.13350/j.cjpb.241024.

[2]郭寿清,廖月姣,乔自林,等.宿主miRNA参与甲型流感病毒复制调控研究进展[J].病毒学报,2022(002):038.DOI:10.13242/j.cnki.bingduxuebao.003938.

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