简介：microRNA和细胞外囊泡来源的microRNA的发现、还未解决的问题和潜在应用。
外泌体、细胞外囊泡和EV-microRNA的定义
细胞外囊泡microRNA (EV-miRNA)是细胞外囊泡(EVs)所含的一系列分子货物之一，EVs是由磷脂双层包裹的细胞来源的异质性颗粒群[1]。在EV中有一种被称为外泌体的群体，它由其生物起源定义；在与质膜融合后，多泡体将其腔内囊泡释放到细胞外。释放的囊泡被称为外泌体，其在细胞进程(包括涉及miRNA的过程)中的作用特别引人关注。据报道，外泌体的典型直径为40-150 nm [2]。由于很难将外泌体与其他类似大小的粒子区分开来，因此外泌体通常使用更广泛的术语“EVs”来描述 [3]。
miRNA是由约22个核苷酸组成的短单链RNA分子。miRNA通过复杂的动态机制影响多种生物学过程。正如O 'Brien等的综述所说，miRNA主要通过与靶mRNA结合并导致其降解或通过核糖体抑制其翻译来发挥作用 [4]。这种抑制被称为基因沉默，是通过与多蛋白RNA诱导的沉默复合物结合来介导 [5]。一些miRNA介导的基因表达上调的例子也在特定情况下被报道 [6,7,8]。
细胞外囊泡和microRNA都经历了很长的发现过程
目前已广泛接受miRNA具有重要的功能作用；然而，miRNA在很长一段时间内，很大程度上被忽视了。虽然miRNA的首次发现于1993年在秀丽隐杆线虫中 [9]，但直到2000年第二个miRNA的报告才出现，而且还是在秀丽隐杆线虫中 [10]。同年，一种保守的调节性RNA在广泛的动物物种中被鉴定出来，引发了一个新的研究时代 [11,12]。
1993年发表的那篇论文的合作作者维克托•安布罗斯(Victor Ambros)在一篇深刻的评论中反思了这些发展 [13]:
“在2000年秋天读了他们的论文后，我不得不拿出10分钟的时间凝视窗外，重新整理我对整体的看法。现在我们知道lin-4和let-7 RNA 是进化上古老的一类调节分子的成员，所以很明显，一定还有其他类似的RNA尚未在动物中发现。”
这些意想不到的发现带来了巨大的影响，帮助人们对“垃圾DNA”(不编码蛋白质的DNA)的想法产生了质疑 [14]。
现在的文献中有很多研究证明了特定miRNA的丰度与某些疾病之间的关联，这凸显了它们作为从癌症[15]到感染性疾病[16]等疾病的生物标志物的潜力。
同样，细胞外囊泡也有被低估的历史。最初，EV只是因为其在垃圾清除中的作用而被认可 [16]。虽然废物清除本身是一项重要的细胞功能，但EV功能要复杂得多；EVs目前被认为是在细胞间转运货物的有价值的细胞间信使，包括蛋白质[18,19,20]、脂质[21]、DNA片段 [22]、信使RNA (mRNA)和miRNA [23,24]。现在，了解EV货物转运的功能相关性和潜在临床应用为生物医学研发提供了重大机遇。
microRNA的临床应用
在考虑EV-miRNA的潜在临床应用之前，值得考虑的是单独开发和评估基于miRNA的应用所取得的进展。鉴于miRNA可以抑制多个靶基因的表达 [25]，许多临床相关问题被提出 [26]:
miRNA可以作为治疗有效载荷吗?
可否开发合成miRNA来下调所关注的基因?
能否开发出靶向miRNA并上调基因表达的anti-miRNA?
在这里，何种给药方式可能是合适的?脂质体?病毒载体?外泌体?其他纳米粒子?
小干扰RNA (siRNA)是另一种天然存在的分子，在讨论miRNA的应用时也不能忽略小干扰RNA (siRNA)。与miRNA一样，siRNA是短双链RNA，可靶向mRNA，从而产生基因沉默效应 [27]。然而，它们在结构和作用机制方面存在明显差异。一个关键差异是，虽然miRNA与mRNA的结合具有部分互补性(使其能够靶向多个mRNA)，但siRNA与单个mRNA靶点完全互补 [27]。
miRNA和siRNA的治疗潜力已被广泛综述 [28,29,30,31]，并在临床前研究 [32,33] 和临床试验中进行了探索，例如：
NCT02369198涉及设计用于模拟miRNA的合成分子，并将其封装在“EDV (EnGeneIC Delivery Vehicle)”(例如，被描述为无生命细菌小细胞(纳米颗粒)的递送载体)中。这种新型化疗药物通过表面附着的双特异性蛋白靶向肿瘤，并用于复发性胶质母细胞瘤患者。总体而言，据报告该疗法的耐受性良好。I期研究已完成，II期研究的推荐剂量已确定 [34]。
NCT00882180是一项I期试验，旨在评估一种基于siRNA的治疗药物在癌症患者中的安全性、耐受性、药代动力学和药效学，该药物由脂质纳米颗粒组成，靶向VEGF和驱动蛋白纺丝蛋白(KSP)。有几项证据为RNA干扰作为癌症治疗方法提供了概念验证 [35]。
NCT01829971(已终止)：将含有一种称为MRX34的miRNA的脂质体注射给原发性肝癌或其他选定的实体瘤或血液系统恶性肿瘤患者；不幸的是，1期试验在发生多起免疫相关严重不良事件后终止。
NCT00938574和NCT01808638: I期和II期研究，目的是在晚期实体瘤患者中评估siRNA单次和重复静脉输注(单独或与标准化疗药物联合)的效果 [36]。
NCT00496821：建立了针对呼吸道合胞病毒的基于siRNA的疗法的概念验证 [37]。
将miRNA用于治疗是一项令人兴奋但雄心勃勃的努力；基因调控是动态和复杂的，研究工作尚未完全转化到临床。与少数直接评估基于miRNA的癌症治疗应用的临床试验不同，绝大多数临床试验专注于评估基于miRNA的诊断应用 [31]。
EV-miRNA的临床应用
显然，大量的资源被用于了解miRNA在体内的功能和评估基于miRNA的应用。细胞外囊泡为此增加了几个新的维度。富含提示起源细胞的miRNA标签的EVs可能作为生物标志物来源，其特异性远远高于通过全血浆分析miRNA获得的特异性 [38]。此外，包含在EVs中的miRNA在循环中不被降解。
为了实现EV-miRNA的诊断潜力，须首先解决一些技术挑战。例如：如何以标准化的方式分离和分析EV-miRNA ?如何将定量EV-miRNA数据标准化，从而为个体提供有临床意义的信息?如何将EV-miRNA诊断试验细化到足够的敏感性和特异性以供临床使用 [39]?
在更基本的层面上，围绕EVs的生物学及其与miRNA的关联也有一些悬而未决的问题。例如：miRNA与EVs的关联程度如何?每个EV都含有miRNA吗?miRNA是否只存在于蛋白质复合物中 [40]?是否所有EV相关的miRNA都包含在EV的管腔内，还是表面也存在miRNA [41]?要产生载有有效治疗货物的EV，可能需要什么样的工程改造 [42]? EV-miRNA是与EV内沉默复合体的蛋白结合，还是以发夹结构前体、双链形式与mRNA结合，还是以游离的成熟miRNA形式存在?虽然这些问题得到了部分答案，但情况还不完全。此外，在一些研究中，将EV-miRNA装载到EV中甚至是一种被动的、罕见的事件 [43，44]，这在EV研究人员中引发了可能会持续数年的争论 [45]。
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转载来源：Izon Science
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