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  1990年10月,人类基因组计划正式启动,这一计划旨在通过对人类基因组DNA长达30多亿个碱基对的序列的测定,破译人类全部遗传信息。2003年4月,人类基因组序列图宣告完成。科学家们惊异地发现,基因组中真正能编码蛋白的基因总数不到3万个,远远少于最初预计的10万个左右,其DNA序列只占整个基因组序列的2%。那么,余下的庞大部分DNA序列就没有功能了吗?并非如此,事实上,这些非蛋白质编码区可以产生大量的非编码RNA,担负着基因的表达调控等重要功能。非编码RNA是一个大家族,其中,有一种“个头”虽小、但能量巨大的家族成员日益受到科研工作者的热切关注,成为生命科学的研究热点,它就是微小RNA。

  微小RNA是一类在动植物基因组中广泛存在的、长度大约为20~25个核苷酸的内源性RNA。别看它个小,作用可不小,参与了几乎所有的生命活动过程。科研工作者们已经意识到,微小RNA不仅在控制个体发育中对基因的表达调控起着非常精确的的“开-关作用”,而且在疾病发生中也扮演着重要的角色。近年来,对其在发育及疾病过程中调控功能的认识及可能的临床应用不断有新的发现。

  中科院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所刘廷析研究员领衔的科技部重大科学研究计划项目微小RNA在若干重要器官发育中的网络调控机理及其功能”,联合长海医院科研团队利用斑马鱼等模式生物,协同攻关,深入探索。经过4年余潜心研究,对于微小RNA在心血管系统的发育和疾病发生中的调控功能有了新的认识,并取得了多项达到国际前沿水平的研究成果。

  急性心肌梗塞“警报器”

  急性心肌梗塞病人发病急骤,症状严重,同时还伴随多种并发症,危及人们的健康甚至生命,因此及早预防成为人们大众关心的焦点。心脏受到缺血、缺氧等刺激之后,心肌细胞的微小RNA会迅速释放,进入循环系统中。

  长海医院相关研究人员发现,有一种名叫miR-208a的微小RNA在心梗早期表达量明显升高,可以作为心梗诊断的“警报器”,并且其灵敏度和特异性都显著地高于传统指标。该发现具有潜在的临床应用价值,为疾病早期诊断、及早治疗提供了一个有力的检测指标。

  血管内皮的“护卫”

  我国每年有260万人死于心脑血管疾病,其中冠心病是21世纪人类的“第一杀手”,冠心病的病理基础是动脉粥样硬化。血管损伤,尤其内皮细胞的损伤,是动脉粥样硬化的始动环节和共同通路。

  健康所荆清研究组的研究人员在斑马鱼基因组中发现两个微小RNA结合位点——miR-126a/b,该基因如同“护卫”一样保持着血管内皮的完整性,并且该功能在物种间高度保守,在人体内也具有相似的功能。实验表明,当降低斑马鱼中miR-126a/b这一“护卫”基因的表达时,血管内皮的完整性受到破坏,从而造成胚胎头部出血。该发现对深入研究动脉粥样硬化和冠心病的发病机制和防治有重要意义。

  此外,健康所刘廷析研究组在斑马鱼胚胎上也发现了一种名为miR-144的微小RNA,对红细胞中负责运输氧气的血红蛋白的合成的具有精细调节作用,其功能是否与人类地中海贫血相关尚有待进一步探索。在科研工作者们的不懈努力下,微小RNA调控机体发育,心血管、造血、消化、神经等各系统疾病以及炎症肿瘤发生发展的神秘面纱将逐步被揭开,可以相信,通过对这一领域的不断深入探索,必将为危害人类健康和生命的疾病的诊断、治疗和预防提供更多潜在的靶点,并经过反复临床验证,最终将求得治疗人类疾病的方法,给人们带来更多惊喜,更多希望。

  作者:中科院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所 荆清研究员、邓敏、李方方、李文庆

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