Science:miR-218小鼠模型在神经系统疾病的应用进展

日期: 2015年12月22日


    

运动神经元是将来自神经系统的冲动发送至肌肉的神经细胞。通过标记、纯化、测序在运动神经元中采集的RNAs,研究人员发现一种叫做miR-218microRNA在运动神经细胞中特别的丰富。

 

鉴于此,研究人员采用CRISPR/Cas9基因编辑技术,敲除了小鼠基因组中负责生成miR-218的基因。随后,研究人员对该miR-218基因敲除小鼠模型进行了多种生物信息学测试,测试结果揭示miR-218直接控制了300多个基因。研究还发现,miR-218基因敲除小鼠的神经发育完全未受损伤,只有在神经与肌肉的特定接合点信号开始出错时,小鼠运动神经元会变得过度兴奋(这种情况见于ALSSMA)中,然后运动神经元开始死亡。

 

目前该研究尚不能证明运动神经元疾病与miR-218之间的直接联系,但研究人员称下一阶段是要进一步地研究这一microRNA与运动疾病患者之间的直接联系。如果未来的研究能证实功能异常的microRNAs在这些疾病中起作用,再借助其它生物医学的进步,未来或许能够在细胞中修复microRNA功能。该研究结果颠覆了以往对microRNAs在神经系统中所起作用的认知,为找到新的途径通过纠正功能异常的microRNAs来治疗神经退行性疾病打开了大门。

 

虽然这篇论文是针对运动神经元疾病的研究,但这篇论文的研究结果的影响有可能会超越某些特定的运动神经元疾病。例如,不能生成microRNAs的遗传分子的动物会出现诸如肌萎缩侧索硬化症(ALS)和脊髓性肌萎缩(SMA)等一些破坏性神经退行性疾病的症状。

 

背景信息:MicroRNA分子

 

microRNA分子是一个相对较新的研究热点。当2003年科学家们绘制出人类全基因组图谱时,疾病和基础研究的焦点很大程度上还是蛋白质编码基因。

 

而微小的“非编码”RNAs——microRNAs是在1993年通过线虫研究首次被发现,但一直以来都不太清楚它们对于人类的重要性。由于microRNAs微小且无法编码蛋白质,多年来被分子生物学家们所忽略。

 

近年来的研究表明,细胞一旦生成microRNAs,它们会结合存在的信使RNA(这些分子携带着遗传编码信息),阻止它们在细胞中生成更多的蛋白。这一效应就像轻微下调细胞中所发生事件的音量,而非打开一个新通道。

 

目前这些小RNA并未得到很多的关注,但一些研究表明microRNAs应得到更多的关注,尽管它们有可能不是最有效的基因调控因子。

 

参考文献:

Loss of motoneuron-specific microRNA-218 causes systemic neuromuscular failure

Science 350:1525 (2015)

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