作为全球细胞外RNA首次的发现人,分享一下发现细胞外RNA过程及细胞外RNA的一些情况

细胞疗法细胞开发RNA
王波 2022-12-14
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张辰宇
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我当时做的是代谢研究,做到一个蛋白UCP2,这个蛋白在心肌细胞和骨骼肌细胞里面有mRNA,但却检测不到对应的蛋白。在2003年的时候,MIT的一个博士后他在论文还没正式发表的时候,就来哈佛做了报告,他发现在哺乳动物细胞中也有miRNA的作用,能够阻止mRNA向蛋白质的翻译,而不影响mRNA本身。我当时立刻意识到,这很可能能和我们的课题密切结合。
 
我当时在美国的实验室的研究方向是固定的,难以开展新研究,于是我让我在国内实验室的学生陈熹,开始研究miRNA及其作用方式,这也是当时国内最早做miRNA研究的。
 
在2006年,我意识到现在发现的MicroRNA功能,在细胞内的功能,miRNA的作用说得好听些是精确调节,往不好了说,细胞内miRNA的作用非充要条件,或者是可有可无的。但是细胞中存在着这么一大类miRNA,在科学逻辑上不应该可有可无。
 
那我从研究的“时空”去看,研究的“时”,从进化上来看,在更原始的动物里面,MicroRNA的作用是不是不可或缺的。“空”就是拓展到细胞外有没有稳定存在的MicroRNA。
 
100年来,经典的生物化学的概念是RNA在细胞外不能稳定存在。由于到处存在的RNA的水解酶,所以细胞外RNA的存在形式,它不管的是MicroRNA也好或者别的RNA也好,都会被降解,只有降解碎片不能有功能。
 
我们研究发现细胞外存在完整的MicroRNA,这开启了一个新的领域。体内的细胞外RNA最重要的作用就是疾病的分子表型或者分子生物标记(biomarker)一类的。
 
接着研究体液内的包括乳液、尿液里面,这些MicroRNA是从破碎的细胞里漏出来的,还是细胞分泌出来的?最后我们发现所有的细胞都能分泌MicroRNA,当细胞受到刺激以后,首先能够选择性地把特定的MicroRNA包裹进外泌体或者微小囊泡,这些微小囊泡带着MicroRNA分泌到细胞外,进入体液再被输送到相关的组织和器官中去,发挥生物学的功能。
 
这种原理不仅对我们理解疾病的发生有比较重大的作用和意义,这也是我们第三代体内自组装RNA药物的理论基础。
 
2011年我们在体外的环境上,我们发现了稳定存在的MicroRNA并且又突破了经典的概念,这些MicroRNA够被哺乳动物所吸收,到体内发挥跨界调控的作用。这个界指动物、植物、微生物。
 
2020年,我们发现食物中的小RNA在哺乳动物中是在胃里被吸收,不是在小肠,而且这种吸收也是酸依赖性。这个发现本身又颠覆了一个长期以来的消化生理学的概念。认为胃主要是一个机械性研磨的器官,只能吸收水、酒精,还有很少一部分的小分子,这种食物中的小RNA能够被吸收,就是在胃里面吸收的。这样我们不仅发现了小RNA的吸收机制,也为口服小RNA的药物奠定了理论基础。
 
在这个基础上,我们又发现了中药中有存在大量的小RNA,其中在金银花里面有一个特别的小RNA叫MIR2911,由于它特殊的序列GC很多,所以能够抑制已知的94% 的病毒。我们文章发表了以后,在国外的媒体上大家把它叫做“抗病毒的青霉素”。

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