来源：
2024-11-19
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简 介
微RNA（miRNAs）是一种高度保守的小片段非编码RNA，可以通过促进信使RNA（mRNAs）的降解或抑制其翻译，来调控基因表达。人类中已发现约2,500种miRNA，它们在细胞分化、增殖和细胞凋亡等重要生物过程中发挥关键作用。miRNA表达的改变常与病理状态及恶性肿瘤相关，使得miRNA成为具备价值的诊断生物标志物以及潜在的治疗靶点。因此，miRNA检测技术在临床诊断中越来越重要，为疾病的早期检测、个性化治疗和改善患者预后提供了新的希望。
图1：miRNA的生物合成
miRNA是从较长的初级转录产物pri-miRNA合成的，其生成过程涉及多个步骤。
首先，pri-miRNA在细胞核中被Drosha酶切割形成前体miRNA（pre-miRNA）。其次，pre-miRNA被运输到细胞质，在那里进一步由Dicer酶加工生成成熟的miRNA。成熟的miRNA会被纳入RNA诱导沉默复合体（RISC），并引导至目标mRNA分子。一旦结合，miRNA会降解mRNA或抑制其翻译，从而在转录后阶段调控基因表达。（O'Brien et al., (2018). Alkhazaali-Ali et al., (2024).）
miRNA检测技术
准确且灵敏地检测miRNA是其在诊断应用中的关键。以下是几种常用的检测方法：
1. Northern Blotting
将RNA分子经过凝胶电泳分离后，以标记探针进行杂交来检测特定miRNA。
● 优点：传统且可靠的技术，能直接检测miRNA的分子量与总量，也可用于验证其他检测方法的结果；
● 缺点：相较于现代技术灵敏度较低、需要较大的样本量、耗时且操作复杂。
2. 定量逆转录聚合酶链式反应（qRT-PCR）
将miRNA逆转录为cDNA，再使用特定引物进行定量扩增。
● 优点：灵敏度高、特异性强且可定量。已进行标准化，因此可用于临床，同时能从小量样本中检测miRNA；
● 缺点：仅限于检测已知的miRNA，需设计引物并进行优化，通常涉及复杂的前处理步骤。
3. 微阵列分析（Microarray Analysis）
直接将miRNA与固定在微阵列平台上的互补探针杂交，可同时分析多种miRNA。
● 优点：可扩展至同时分析数百个miRNA，适合比较性研究并提供定量结果；
● 缺点：需使用预定义的miRNA套组(miRNA panels)，灵敏度低于定量逆转录聚合酶链式反应或下一代测序，并且miRNA套组成本较高。
4. 下一代测序（NGS）
经miRNA特异性接头连接和扩增后，对miRNA库进行高通量测序。
● 优点：高精度,可用于发现新miRNA并提供全面的miRNA分析,高度灵敏且提供精确序列。
● 缺点：需要先进设备和生物信息分析,成本较高,且处理时间相较于其他方法较长。
5. 原位杂交（ISH）
通过标记探针在组织切片中检测miRNA，允许观察miRNA在组织内的空间分布。
● 优点：保持空间和形态学不变的情况下，直接在组织中显示miRNA表达；
● 缺点：量化性较低，只能一次检测少量miRNA，且需仔细优化探针设计和实验条件。
图2：miRNA检测工作流程
miRNAs作为临床生物标志物
miRNAs具有作为疾病诊断、预后及治疗反应的生物标志物的巨大潜力。它们在血液、唾液和尿液等体液中的稳定性,使其成为非侵入性诊断测试的理想候选者。此外，miRNAs通常在组织中具有特异性的异常表达模式，使其适合于特定疾病或癌症的诊断。例如，循环中的miR-21和miR-155正在被探索作为乳腺癌、肺癌和结直肠癌等癌症的生物标志物，这些miRNAs可在血液样本中检测,从而实现早期诊断并监测治疗效果。在心血管疾病方面，miR-208和miR-499在心肌梗塞期间上调，成为早期标志。此外，脑脊液和血液中的miRNAs正在被研究用于神经退行性疾病，为早期诊断和病程监测提供新的机会。
除了体液检测外，原位杂交（ISH）可以在组织样本中直接观察miRNAs，从而确定组织特异性的表达模式。ISH可以精确定位异常表达的miRNAs，例如检测乳腺癌中的miR-126表达，有助于预测疾病的发展趋势及治疗反应。
然而，miRNAs作为生物标志物的应用仍面临挑战。需要标准化的检测与定量程序，以减少因样本变异性和技术因素导致的假阳性和假阴性。尽管存在这些困难，基于miRNA的生物标志物在改善诊断、预后和治疗反应方面展现了较大潜力，但仍需进一步研究来深入理解并克服其限制。
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