NIH大手笔资助细胞外RNA研究

2013-09-19 04:37 · 管坤良

多功能性RNA由于其具有表达遗传信息、发挥酶催化甚至可以扮演激素的角色等多种功能,一直是生物研究领域科学家所关注的热点。近日,美国国家卫生研究院(NIH)公布了一项以研究细胞外RNA在人体内的作用为主题的研究计划,本次计划斥资1700万美元。

多功能性 RNA 就如同传奇一般。它能够在细胞内传递遗传信息,发挥酶的催化功能,并调节基因的功能。在植物和线虫体内,短小的 RNA 序列也充当着激素的角色,在细胞之间传递着信息。美国国家卫生研究院(NIH)在本月公布了一项1700万美元的研究经费计划,该计划旨在确定细胞外 RNA (extracellular RNA , exRNA )在人体内是否具有相似的信息传递功能,以及它是否能够用于人类疾病的诊断与治疗。


“这项工作是为了让这一全新的研究领域火热起来。”美国国家转化科学推进中心(National Center for Advancing Translational Sciences, NCATS)的主任Christopher Austin如此说道。NCATS是参与这项为期五年的 exRNA 首创性研究的五大NIH机构之一。

传统观点一直认为,不同种类的 RNA 分子主要在制造该 RNA 的细胞内发挥作用。然而十多年以来,研究者们发现了一些迹象,表明细胞能够释放出可在机体内“游走”并改变靶细胞活性的 RNA 分子。澳大利亚悉尼伽尔文医学研究所(Garvan Institute of Medical Research)的分子生物学家John Mattick指出,迄今为止,科学家们已经积累了“无懈可击”的证据,证明植物细胞和线虫细胞是通过 exRNA 来进行信息传递的。

在人类及其它哺乳动物体内, exRNA 大量存在于血液、眼泪、唾液及其它所有的体液中。信使 RNA (messenger RNA )是可在人类体内“游走”的分子之一,它携带着制造蛋白质与微小 RNA( microRNA,可调节基因活性)的指示。被释放出来的 RNA 通常被包裹在由膜封闭的囊状物,例如外来体(exosomes)中(Science,2005年6月24日,第1862页),或者结合于蛋白质或脂质上;这些结构能够保护 RNA ,使其免受 RNA 破坏酶的作用。

但是一直以来却没有确凿的资料能够表明此类 exRNA 也能够在哺乳动物体内影响受体细胞。加州大学旧金山分校的分子生物学家 Michael McManus 指出,目前仍然没有令人信服地表明:短小的 RNA 在进入另一种不同的细胞中后能够活跃起来。

在24个新增研究项目中,大多数项目都在探索 exRNA 的实际应用价值。一些研究者们将会评估 exRNA 是否能够作为生物标志物(即有助于医生诊断疾病或确定易感人群的分子指示物)。例如,伍斯特马萨诸塞大学医学院(University of Massachusetts Medical School)的心脏病学家 Jane Freedman 带领了一个研究团队,将会仔细检查著名的弗明汉心脏病研究(Framingham Heart Study)中近3000名参与者的血液样本,以望能够确定哪些 exRNA 能够预测心血管疾病的发病。虽然 exRNA 仅仅是细胞释放出来的“废弃物”,但是这种分子可能会有一些诊断价值。

其它项目将会探讨 exRNA 是否能够用于治疗疾病,如肿瘤、亨丁顿舞蹈病(Huntington's disease)和多发性硬化症(multiple sclerosis)等。譬如,俄亥俄州立大学(Ohio State University)的肿瘤生物学家 Thomas Schmittgen 与 Mitch Phelps 正在致力于改造细胞,使其能够制造出一种特殊的外来体,这种特殊外来体能够转移至肝脏内,并向肝脏输送一种能制约肿瘤细胞生长的特殊的微小 RNA。

McManus 将与苏黎世瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology)的植物生物学家 Olivier Voinnet 等人合作,试图解决以下问题: exRNA 在哺乳动物体内是否具有生物学功能?在15年以前,研究人员首次发现了植物中存在 exRNA 信号通路的证据,而 Voinnet 是这批研究人员的其中一员。他说,迄今为止,还没有研究人员在人类中发现了类似的证据,但是他和他的同事们却相信人类在使用着这条 RNA 信号传递渠道。 Voinnet 说:“我们对这整个问题都表示‘明确地怀疑’。”