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第四节 miRNA研究前景展望
回顾历史,是为了总结过去、展望未来。
miRNA研究历史说长不长(才20多年时间)、说短不短(已经20多年时间了),而其发展速度之快、研究成果之丰却是令世人瞩目的。迄今为止,发表在SCI期刊的有关miRNAs的科学论文已经达到52 000篇(平均每年2250篇)。科学家们的努力拉开了miRNA这个微观世界“王国”的帷幕,揭开了miRNA这个ncRNA亚家族神奇“新贵”的面纱。在这个崭新的科学舞台上,我们已经建立了许多新的理论学说、发明了许多新的技术方法、累积了许多新的知识信息。这些学术成果为我们认识miRNA做出了不可或缺的贡献,也为我们转化开发miRNAs的科研成果去造福人类健康奠定了坚实的基础。
然而,越是深入的探究,越让我们深深地感觉到人类对miRNA的认识还是那样浅显、那样局限,还有那样多的困惑、那样多的奥秘。我们已经掌握的知识不过是冰山一角,我们在miRNA研究领域中所走过的路程才不过经历了10个里程碑,距离达到对miRNA完全彻底的认识这个目的地,我们充其量只能算是在半道上。在目前已经被确认的5600个人类miRNAs当中 [7],只有为数不多的几十个已经受到科学家们的“青睐”而成为研究对象,接受了深入细致的实验研究。因此,科学家未来的任务无疑是要继续逐一地完成对所有已确认的miRNAs的研究工作,但这是远远不够的。我们还要扩展miRNA研究领域的“地盘”,充实miRNA研究内容。以下是笔者认为在今后的miRNAs研究中将会得到或应该得到重视的一些课题。
1.单一miRNA调控多重靶基因的意义
根据生物信息学预测以及已有的实验数据,我们知道每一个miRNA都能够调节数个到数百个靶基因,这已经是一个不争的事实。但是,这种多靶点的机制有哪些生物学意义呢?这些“共用”同一miRNA的不同的靶基因之间又有什么相互关系呢?这方面的研究当下还是一个空白,而弄清楚这些关系将会为miRNA研究带来全新的科学突破。
2.单一靶基因接受多个miRNA调控的意义
与上面所述的特性类似的是:每一个mRNA都同时受到多个miRNAs的调节。我们可以在理论上推测这是一种精细调节的机制,但是,我们有实验证据吗?目前还没有!那些共同调节同一靶基因的miRNAs存在某种相互作用吗?答案是肯定的!科学家已经获得支持这个答案的一些证据,但证据仍然不足。这些方面也将是今后科学家们需要关注的研究内容。
3.miRNA之间的相互作用的机制和意义
已有证据表明,miRNA不是“独行侠”,它们往往互相“合作”来完成某些细胞功能,这种“合作”关系可以是协同性的(synergetic),也可能是相加性的或拮抗性的。然而,这种存在于不同miRNAs之间的相互作用的机制何在呢?其生物学意义何在呢?我们眼下还知之甚少!需要有识之士去填补这个空白。
4.存在于外泌体(exosome)中miRNA的生理病理学意义
miRNAs的代谢途径之一是包裹于外泌体内,并且能够被分泌到体液中(如血液),因此,miRNAs在细胞外的体液中能够保持长久稳定而不被降解,并且可能随着体液循环被携带到远端组织中去,甚至可能被远端组织细胞所摄取而发挥基因表达调控作用。我们要提出的问题是:为什么生物体要保持miRNA在体液中的稳定性?miRNA从其“出生地”被“派往”到“乡陌异域”又有什么特殊使命?这些miRNA是否可以发挥“远程”效应?如果可以的话,miRNA的组织特异性表达的意义何在?
5.非种属保守性miRNA的生物学意义和生理病理学意义
我们至今感兴趣和已经研究过的miRNA都是那些在种属间保守的miRNA,这不仅是因为序列保守性代表了生物进化过程中保留下来的功能性状,而且还因为序列保守性给我们提供了能够利用动物模型进行实验研究的便利条件。但是,我们知道:人类基因组DNA序列的99%属于非种属保守性的序列。根据生物信息学的预测,其中包含许多潜在的premiRNA(stem-loop结构)。笔者推测,这些潜在的miRNAs或许正是一些人类特有的区别于其他动物的生理病理学过程的调节者,因此可能是决定人类疾病发生发展的独特的重要因子。这是一个尚未有人涉足的领域,但却是未来最具有理论科研价值和临床应用价值的新课题。
6.miRNA作为疾病诊断标志物和疾病治疗靶点的转化研发
这是我们从事miRNA理论研究的最终目的。miRNA研究领域为我们提供了丰富的应用资源、展现了广阔的应用前景,我们过去的转化研发工作已经显露了曙光,但这仅仅是一个起步而已。我们需要有更多的投入,也将会看到更多的成果!
(王志国)