自1993年微小RNA(microRNA,miRNA)被发现以来,它就一直是分子生物学界的热门话题。人们首次意识到,这类结构相对简单的分子,原来可以精确而有效地调控如此多的生物进程。然而,虽然科学家们发现了很多microRNA与某些重要的生理、生化进程或者疾病直接相关,但是大部分的应用目前还停留在实验室或者初级临床的层级里。
毕竟人类对于microRNA的了解还不够成熟,毕竟相关学科的研究,从零开始,至今只有20多年的历史。
microRNA的应用从目前来看,主要可以分为几个类别:分子标记、人工microRNA、基因修饰作物和microRNA治疗。在很多情况下,细胞、组织细胞的状态其实反映在microRNA的水平上。如果能够及时监测细胞内的microRNA水平,就可能知道细胞的状态,甚至提早预测细胞发育的下一步动向。
microRNA水平与癌症的相关性也有广泛的研究。在诊疗方面,microRNA技术还有不少路要走,然而在日化产品中,这一技术已经投入了实用。美国宝洁公司旗下高端护肤品牌SK-II新推出的R.N.A. Power系列利用生物信息学手段,分析了年轻皮肤与衰老皮肤真皮中microRNA表达水平的变化,找到了一系列发生变化的microRNA。
microRNA是一种高效而精确的调控机制,与类似的利用siRNA的RNAi机制相比,microRNA只使用单一的序列,因此特异性更高,但是microRNA在核心区域允许一两个错配,因此又具有一定的宽容性。根据这些特性,经过合理设计的amiRNA可以漂亮地沉默掉一整个家族的不同蛋白,省时省力。
而且microRNA功能的稳定性更高,不像siRNA那样有时候不可琢磨,因此作为一种分子生物学工具颇受欢迎。
将microRNA用在基因修饰作物上有非常大的优势。一方面,在前面的段落我们提到了利用amiRNA可能做到一次性控制一整个家族蛋白质的表达,另一方面,控制作物自身microRNA的表达水平,也可以调控作物的某些关键性状。与功能类似的siRNA相比,siRNA还有一个额外的优势在于,它起作用的只是单一序列的分子,因此对环境更加友好。
在人体内,microRNA也参与到多种疾病中。
在医疗中,我们显然无法像植物一样进行基因修饰,只能是将现有的microRNA或者microRNA拮抗剂(往往是与microRNA配对的序列)导入病人体内。
很多制药公司在进行microRNA治疗方面的尝试,目前来看走在前面的是丹麦森塔利斯制药公司的Miravisen,Miravisen又叫SPC3649,是miR-122的拮抗剂,本质其实是经过化学稳定处理的RNA(叫做LNA),序列与miR-122配对。
Miravisen针对的是丙型肝炎,丙肝病毒感染时会诱导肝脏释放出miR-122,与典型的microRNA不同,miR-122起到的是激活的作用,而非抑制,因而会增强丙肝相关基因的表达,加重感染。因而抑制miR-122的活性,可以起到治疗的作用。Miravisen已经通过了I期临床和IIa期临床,证明它在人体内是安全的,且的确降低了丙肝病毒的表达水平。