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揭秘细胞外RNA

时间: 2020年09月15日 | 作者: Herb Brody | 来源: Nature自然科研
我们现已知晓RNA可以离开细胞抵达身体的各个组织,研究人员正在探索如何利用这种细胞外RNA来检测和治疗疾病。


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来源:David Parkins


RNA最为人熟知的作用是帮助遗传密码翻译成蛋白质组装指令,而现在,研究人员发现了这个分子在医学中的新作用。RNA曾被认为只存在于细胞内,但平台网址发现,RNA能在名为细胞外囊泡(extracellular vesicle)的脂质微囊保护下,和血液一起抵达身体的各个组织。围绕这种细胞外RNA(exRNA)的研究悄然掀起了生物学领域的变革,注册新宝GG家正在努力破解细胞为何会释放RNA,以及如何利用RNA来提高疾病的发现与治疗(点击查看:The biologist on the hunt for extracellular ribosomes)。


“监听”exRNA编码的细胞通讯有望揭示癌症等疾病的早期信号。能够追踪体液中这些细胞外片段的各种方法,目前正在研发中(点击查看:Could tracking RNA in body fluids reveal disease?)。在疾病治疗方面,携带RNA的囊泡有望在治疗心血管、神经系统和免疫系统疾病时替代干细胞疗法,成为更安全也更简便的治疗选择(点击查看:Inside the stem-cell pharmaceutical factory)。尤其值得一提的是,研究人员正在摸索如何让包裹RNA的囊泡穿过血脑屏障,递送药物(点击查看:How extracellular vesicles can enhance drug delivery)。相比关注度更高的人造纳米颗粒,这些天然的囊泡具有更多优势(点击查看:Artificial nanoparticles are not as good as the real thing)。  


除了潜在的临床应用,exRNA或许还对饮食有着神秘的影响。一项令人兴奋的研究发现,我们所吃食物的RNA与基因表达存在某种联系。此后,大量研究开始探索我们的盘中餐是如何与我们的身体进行“对话”的(点击查看:Do the microRNAs we eat affect gene expression?)。不过,这之间的联系依然有待验证。相关研究也在考察母乳中的RNA对婴儿健康的影响(点击查看:Unravelling the mysteries of microRNA in breast milk)。


对于植物来说,正是因为我们对exRNA的生物学意义有了更清晰的认识 ,研究人员得以通过基因改造的方法,增强粮食作物的抗病害能力(点击查看:Plant vesicles inspire methods to protect crops)。如今,生物医学各领域的研究人员都在探知如何才能更好地利用exRNA(点击查看:Research round-up: extracellular RNA)。


原文以 Extracellular RNA 为标题发布在2020年6月18日出版的《自然》增刊“自然展望 – 细胞外RNA”上。

该增刊亦在《注册新宝GG美国人》8月刊中登载。

点击“阅读原文”阅读 Extracellular RNA 新宝3


nature

Nature | doi:10.1038/d41586-020-01762-2



《自然》增刊“自然展望 – 细胞外RNA” 编辑独立,《自然》对社论内容全权负责。我们在此衷心感谢赞助方南京大学和南京大学人工智能生物医药技术研究院对本增刊出版的支持。



南京大学


南京大学创建于1902年,是一所历史悠久、声誉卓著的百年名校。南京大学生命注册新宝GG学院的前身是1921年设立的生物系,也是国内最早成立的生命注册新宝GG研究与教学机构之一。生命注册新宝GG学院的医药生物技术国家重点实验室是国内的顶级研究平台。自建院以来,生命注册新宝GG学院一直致力于探索生命的真理,努力为推动生命注册新宝GG的进步做出重要贡献——发现细胞外miRNA就是这方面的一项出色成就。以细胞外miRNA的创新研究成果为契机,南京大学建立了南京大学生命注册新宝GG高等研究院,奠定了细胞外miRNA研究的理论基础;同时还成立了江苏省小核糖核酸工程技术研究中心,专门打造可用于转化研究的新宝5生物技术。不久前,南京大学还成立了南京鼓楼医院分子诊断与治疗中心,旨在推动理论与技术创新向临床的转化。依托这些平台,面向细胞外miRNA的综合性研究中心业已形成。放眼未来,南京大学将继续与全球的注册新宝GG家和研究机构合作,进一步拓展我们对细胞外miRNA的理解。





南京大学人工智能生物医药技术研究院


2019年,南京大学和南京江北新区政府合作建立了人工智能生物医药技术研究院。研究院由南京大学生命注册新宝GG学院院长、生物学家张辰宇博士和人工智能学院院长、计算机注册新宝GG家周志华博士领衔主持。研究院的目标是将人工智能这门学科应用于解决生命注册新宝GG的问题,从而转变生物医学的研究范式。研究院当前的攻关方向主要集中在四个新宝5领域:人工智能结构生物学、人工智能细胞生物学、人工智能精准医学和人工智能药物发现。为实现自动化大数据采集以及基于人工智能的高性能计算,一批最先进的基础设施正在加紧建设中。除了开展基础研究,研究院还将发挥技术转移平台的作用,成为南京大学和南京江北新区的“生物注册新宝GG园区”,为南京大学衍生的生物技术创业公司以及全世界的创新人才提供平台和智能技术支持。



南京学派:

细胞外microRNA调控物种间的共进化


在过去的十余年间,由张辰宇教授领衔的南京大学生命注册新宝GG学院研究团队(SLiS of NJU)专注于细胞外microRNA(miRNA)领域的研究。该团队发表于2008年的论文,原创性地发现了内源性miRNA在体内的细胞外环境(如血清血浆)中稳定存在,开创了细胞外RNA新领域。细胞外RNA的发现及应用,是核酸研究史上,继发现核酸储存遗传信息、RNA具有蛋白样功能后的又一个里程碑。由于该发现揭示的是生物学、医学等学科的基础、普适规律,此后经系统研究,发现、提出并验证了“内源性分泌miRNA是介导器官组织间的新型信号分子”、“食物中外源性miRNA被摄食者完整吸收,体内‘跨界调控(cross-kingdom)’动物基因”、“中药汤剂中的主要新型活性成分为miRNA”等理论。在这些系列发现、理论之上,基于分泌miRNA的机制研究,发明了细胞外囊泡依赖的siRNA治疗新方法(第三代RNAi治疗方法),也为用于治疗HBV病毒感染的基因工程生菜的研发提供理论支撑。此外,该团队关于花粉中的植物miRNA可决定蜜蜂幼虫发育成蜂王或工蜂的研究,揭开了蜜蜂种群中等级形成的秘密。在总结和拓展上述发现、理论后,形成了“细胞外miRNA介导的物种间共进化”的理论体系。


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