在生命科学的浩瀚星空中，微小RNA（miRNA）如同一颗璀璨的星辰，以其独特的调控作用引领着基因表达研究的新方向。2024年诺贝尔生理学或医学奖的揭晓，更是将这一领域的研究推向了新的高潮。美国科学家维克托·安布罗斯（Victor Ambros）和加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun）因发现miRNA及其在转录后基因调控中的关键作用，共同荣获了这一殊荣。
中心法则与miRNA的奥秘
DNA是遗传物质，是携带遗传信息的载体。信息从基因的核苷酸序列中被提取出，用来指导蛋白质合成的过程对地球上的所有生物都是相同的，分子生物学家称之为中心法则(central dogma)。生物体的遗传信息以密码形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过DNA的复制（replication）使遗传信息从亲代传向子代。在后代的生长发育过程中，DNA分子中的遗传信息转录（transcription）到RNA分子中（即RNA聚合酶以DNA为模板合成RNA），再由RNA翻译（translation）生成体内各种蛋白质，行使特定的生物功能。此外，生物界还存在由RNA 指导下的DNA合成过程，即逆转录，这一过程发现于逆转录病毒中。通过基因转录和翻译得到的蛋白质分子可以反过来作用于DNA，调控其它基因的表达。
然而，随着研究的深入，科学家们发现，RNA不仅仅作为DNA与蛋白质之间的“信使”，还扮演着更为复杂的调控角色。miRNA，作为一类非编码RNA，正是这一调控网络中的重要成员。
什么是miRNA？
miRNA，即微小RNA，是一类长度通常在20~25个核苷酸左右的小型RNA分子。它们由基因组编码产生，经过一系列复杂的加工过程，最终成为具有特定功能的调控分子。miRNA的序列特异性使其能够与目标mRNA的3'非翻译区（3'UTR）通过碱基互补配对的方式结合，从而影响目标mRNA的稳定性或翻译过程，进而调控基因的表达水平。
miRNA的调控作用
miRNA在生物体内发挥着至关重要的调控作用。它们能够参与细胞的分化、增殖、凋亡等多种生理过程，对细胞的命运和功能产生深远影响。通过调控基因表达网络，miRNA能够精细地调节生物体的发育和生理过程，确保生物体能够适应环境变化并维持内稳态。此外，miRNA的异常表达与多种疾病的发生密切相关，如癌症、神经系统疾病、心血管疾病等。因此，miRNA不仅成为疾病诊断的重要标志物，也为疾病治疗提供了新的策略。
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miRNA为疾病诊断的重要标志物
miRNA在多种疾病的诊断中显示出巨大潜力，特别是在癌症领域。miRNA的表达模式在不同类型的癌症中会发生显著变化，具有高度特异性。因此，miRNA可以作为疾病诊断和分级的重要指标。
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肝癌
研究表明，在肝癌患者的肿瘤组织中，特定的miRNA（如miR-767-5p和miR-1180-3p）的表达水平显著升高，显示出强烈的特异性。
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肺腺癌
某些miRNA（如miR-148a-5p、miR-31-5p、miR-548v和miR-550a-5p）可以用作肺腺癌患者的预后工具。
03卵巢癌
血清来源的小胞外囊泡（sEV）miRNA在良性和卵巢癌恶性鉴别方面表现出良好性能。
04胰腺癌
miRNA甲基化水平可作为早期胰腺癌诊断的重要生物标记物，其敏感性和特异性甚至优于某些传统肿瘤标志物。
05胃癌
血液miRNA可作为胃癌早筛早诊的标志物。
此外，miRNA在甲状腺结节良恶性判断中也表现出潜力，相关产品如ThyGenX和ThyraMIR已纳入美国医保。研究还显示，miRNA与神经退行性疾病、心血管疾病等也有一定的关联，尽管这些领域的研究尚在早期阶段。
随着miRNA在疾病诊断领域的不断发展，多个miRNA诊断试剂盒已经获得相关监管机构的批准。
GASTROClear™：由Mirxes觅瑞公司开发，以血液中的miRNA为标志物，用于胃癌的早期筛查。该产品在新加坡和欧盟已获得批准，并在中国进行大规模临床试验。该试剂盒仅需抽取5毫升血液，即可筛查出胃癌高风险人群，其灵敏度较高，针对I期胃癌检测灵敏度达到87.5%。
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ThyGenX和ThyraMIR：这两款产品用于甲状腺结节良恶性判断，已纳入美国医保。
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尿液miRNA前列腺癌检测试剂盒：由美国miR Sentinel公司推出，获得了美国FDA的“突破性创新技术”认定。
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7种微小核糖核酸(microRNA)检测试剂盒（PCR荧光探针法）：由国家药监局已经批准的miRNA癌症诊断试剂盒，为中山医院樊嘉院士牵头研发，用于肝癌早期诊断的试剂盒。该试剂盒已写入临床指南，《原发性肝癌诊疗指南（2022 年版）》指出，基于7个miRNA 的检测试剂盒可以作为肝癌早期诊断标志物，其诊断肝癌的敏感性和特异性分别为86.1%和76.8%，特别是对于AFP阴性肝癌的敏感性和特异性也达到了77.7%和84.5%。该试剂盒是国际首个肝癌miRNA检测试剂盒。
miRNA作为新一代的疾病诊断标志物，在癌症及其他多种疾病的早期筛查、诊断和预后监测中展现出巨大潜力。未来，miRNA疗法或将成为个性化医疗和精准医学的重要组成部分，助力实现疾病的早期发现和治疗。
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miRNA成为疾病治疗新策略
miRNA作为疾病治疗的新策略，当前小核酸药物的开发，是生命科学和医学领域的研究热点。小核酸药物是指能利用siRNA、miRNA及反义核酸（ASO）等核酸小分子特异性地沉默疾病基因的表达，以治愈特定疾病的药物。小核酸药物主要分为siRNA、miRNA、ASO、小激活RNA（saRNA）、核酸适配体（aptamer）、转运RNA（tRNA）碎片、抗体核酸偶联药物（ARC）等。与传统的药物相比，小核酸药物具有针对性强、副作用小、适用范围广等优势。它们的作用机理涉及精细地调节或沉默疾病相关基因的表达，从而阻断疾病的发展过程。这种从根源上治疗疾病的策略，对于一些传统药物难以治愈的疾病，如某些遗传性疾病、癌症和病毒感染，展示了巨大的潜力。
据中关村联新生物医药联盟整理，2023年有4款小核酸产品相继获批（包括1款siRNA药物Rivfloza，2款反义核酸ASO药物Qalsody、Wainua和1款核酸适配体Aptamer药物Izervay），目前全球已有19款小核酸药物获批上市，治疗领域主要集中在DMD、罕见的血脂异常、SMA、ALS等罕见病领域。
miRNA检测方法
miRNA的检测方法多种多样，适用于不同的研究和临床应用场景。以下是一些常用的miRNA检测方法：
01Northern印迹法
这是一种传统的检测方法，可以检测成熟miRNA及其前体，但存在低通量、耗时长、易降解等缺点，并且敏感度较低。
02荧光定量PCR法
实时荧光定量PCR法具有动态范围大、灵敏度高、序列特异性强等优点，已成为检测miRNA表达的常规和可靠技术。这种方法通过逆转录将目标miRNA转化为cDNA，然后进行PCR，实现实时荧光检测 。
03微阵列技术
这是一种快速、高通量检测miRNAs的方法。微阵列技术使用标记探针通过逆转录产生样品RNA，并使用与目标miRNA具有相同序列的固相寡核苷酸检测这些荧光基团或生物素标记的cDNA 。
04数字PCR（digital PCR, dPCR）
dPCR是一种绝对定量的方法，它通过将样品分配到成千上万的微滴中进行PCR扩增，从而实现单分子级别的检测 。
05二代测序
NGS是目前检测靶向miRNA和新型miRNA最常用的方法，它能够在短时间内处理数百万个序列读取，同时保持高度的敏感性和特异性。与其他用于miRNA检测的方法不同，NGS不局限于已知的miRNA，这使其成为目前大多数研究的首选方法。
翌圣生物研发人员经过不懈的努力，研发出一系列miRNA功能研究的相关试剂盒，助力探索miRNA的新的调控机制及诊断与治疗策略。
