本文来自公众号:原理(ID:principia1687),作者:Alice Godden(东英吉利亚大学发育生物学博士生),题图来自:视觉中国

在构成人类基因组的近30亿个碱基对中,只有1.1%是能够提供遗传指令的外显子。当科学家最早弄清楚基因组中的碱基序列时,他们发现其中有24%左右都是无用的“废物”,余下的75%则是功能未知的基因。

但是,科学家已经从这些被视为“废物”的基因中,将一类被称为microRNA(微小核糖核酸)与癌症和痴呆等疾病的发展联系在了一起。他们发现,这类微小的RNA分子具有阻止我们的基因指令付诸行动的能力。现在,研究人员正在努力寻找可以利用microRNA来诊断、检测甚至治疗癌症和痴呆等疾病的方法。

microRNA是一种微小的非编码RNA,只包含22个碱基。这些看似微不足道的分子序列对人类的生长、发育和生存都至关重要。每个microRNA可以调节成千上万个基因。

随着相关研究的推进,人类microRNA的候选数量在不断增加,但其中只有少数候选得到了全面地表征,并通过实验验证。2019年的一项报告显示,人类基因组中有2300个已识别的microRNA,它们调节着三分之一的人类基因。

每个原始的人类microRNA由83个核苷酸组成,这些核苷酸是遗传物质的基本分子。这意味着,在人类基因组的30亿个核苷酸中,可能有将近191000个可以对基因的工作方式进行控制。

这些微小的分子蕴藏着强大的力量,microRNA能通过阻断和与相关的遗传密码相结合,阻止基因使用制造新蛋白质分子的指令。以阿尔茨海默症为例,microRNA参与了在大脑中积聚的粘结蛋白质的形成过程。在癌症的发展过程中,有些microRNA是肿瘤抑制因子,因此当这些microRNA失去了其功能,就会导致癌细胞的生长。

对生物学家和医学研究人员而言,一旦知晓了microRNA参与了某种疾病的发展,就能将它们作为这种疾病在患者体内的生物标记。研究人员发现,一些特定的microRNA是癌症存在的标志。以胰腺癌这种致命的癌症为例,生物学家发现,一些microRNA会引发这种癌症最初的攻击,并帮助肿瘤从胰腺扩散到其他器官。还有一些microRNA已被证实是心脏病和心力衰竭等疾病的标志。

作为疾病标志物,它们微小的尺寸让microRNA优于其他大多数的相关分子。由于非常小,它们不会被困在如大脑等难以触及的身体区域。相反,无论是在血液、尿液,还是各种身体组织中,都有保存完好的microRNA存在。

但由于microRNA是相对较小的分子,而且它们的降解速度很快,因此检测microRNA就成了一项挑战。目前,一个正在研发的解决方案就是使用生物传感器分子,让它们一旦与microRNA结合就会发出荧光信号。

在该领域的研究中,许多研究项目正在对一系列microRNA生物标志物进行试验,以探究它们作为诊断疾病的临床方法的潜力。例如,中山大学自2017年起开展了一项旨在利用轻度认知障碍(具有记忆和思维问题)患者的血液样本来检测老年痴呆症的早期阶段的研究。

除此之外,许多科学家也开始致力于通过靶向microRNA,或直接将microRNA本身作为一种治疗方式,来治疗疾病。例如,一些癌症可以通过阻断参与到了肿瘤进程中的microRNA得到治疗,又或者是替换成有助于预防肿瘤的microRNA来进行治疗。吉非贝齐是一种常用于治疗高胆固醇的药物,最近,一项针对吉非贝齐的早期试验正在研究它是否能改变microRNA-107在阿尔茨海默症患者中的作用方式,从而判断它能否防止进一步的认知障碍。

可以说,这个领域正在进行大量研究。在2018年,就有近3500项关于microRNA在治疗中的潜力的研究被发表。但与此同时,需要克服的挑战也一直存在,其中最值得注目的一项便是我们要如何将这种不够稳定的分子传递到体内。目前认为,使用修饰的或合成的microRNA或许是一种不错的解决方案。

但从事相关研究的科学家对此大多持乐观态度。2018年,首个针对小干扰RNA(另一种RNA)的治疗被批准在美国使用。这种名为Onpattro的药物可以结合并降解与一种罕见的神经疾病有关的RNA分子。所以现在,许多研究人员都对microRNA疗法将能很快跟进抱有希望。按照当前这一研究领域的发展趋势来看,我们很可能会在未来几年,就看到这种所谓的基因“废物”的新用途呈指数级增长。

原文标题为“MicroRNAs: the ‘junk’ genetic material with huge potential to fight cancer and dementia”,于2020年5月18日首发于The Conversation,原文链接:https://theconversation.com/micrornas-the-junk-genetic-material-with-huge-potential-to-fight-cancer-and-dementia-133483,文章基于CC协议翻译,中文内容略有编辑,仅供参考,一切内容以原文为准。

本文来自公众号:原理(ID:principia1687),作者:Alice Godden(东英吉利亚大学发育生物学博士生)