時間：2022-09-16 熱度：

非編碼RNA與疾病研究
 

 人類基因組中研究得最多的是編碼蛋白質(zhì)的基因序列，僅占基因組的1.5%，如果考慮非編碼區(qū)（UTR）將增加至2%。近年研究發(fā)現(xiàn)，基因組的非編碼部分對機(jī)體的正常發(fā)育、生理和疾病至關(guān)重要，其功能與疾病發(fā)生的相關(guān)性研究早期聚焦在microRNA（miRNA）上。然而，miRNA只是冰山一角，其他非編碼RNA（ncRNA），如環(huán)狀RNA（circRNA）、長鏈非編碼RNA (lncRNA)、核仁小RNA (snoRNA)等的異質(zhì)性不僅與腫瘤的發(fā)生相關(guān)，還與神經(jīng)、心血管、發(fā)育等多種疾病相關(guān)。 

研究最廣泛的一類是miRNA，這是一種長度約為22個核苷酸（nt）的小非編碼RNA，它通過控制mRNA翻譯成蛋白質(zhì)來介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄后基因沉默。據(jù)估計，miRNA調(diào)控超過60%編碼基因的蛋白質(zhì)翻譯，參與包括增殖、分化、凋亡和發(fā)育等過程。 

環(huán)狀RNA（circRNA）是一類特殊的ncRNA分子，不受RNA外切酶影響，表達(dá)更穩(wěn)定，不易降解，也是新的研究熱點。近期研究表明，circRNA富含miRNA結(jié)合位點，起到miRNA海綿（miRNA sponge）的作用，進(jìn)而解除miRNA對其靶基因的抑制作用。通過與疾病關(guān)聯(lián)的miRNA相互作用，circRNA在疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。 

長鏈非編碼RNA (lncRNA)是一組長度超過200nt的非編碼轉(zhuǎn)錄本，參與多種生物學(xué)過程，是哺乳動物非編碼轉(zhuǎn)錄組中最多的一類。目前提出lncRNA對基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制是通過招募染色質(zhì)復(fù)合物重塑到特定位點來介導(dǎo)DNA的表觀遺傳修飾。 

慢病毒有適用宿主范圍廣、感染效率高、具有生物安全性、整合基因到宿主細(xì)胞實現(xiàn)長期穩(wěn)定表達(dá)的特點，被廣泛應(yīng)用于疾病的機(jī)制與發(fā)生發(fā)展的研究中。九游會j9生物自主研發(fā)獲批專利的Vpack慢病毒包裝系統(tǒng)，能夠攻克了病毒不出毒和滴度低的問題，保證lncRNA表達(dá)更精確，載體熒光表達(dá)更亮，病毒出毒更穩(wěn)定。全面滿足您在熱點研究中對基因編輯的需求。下面就一起來了解如何應(yīng)用慢病毒玩轉(zhuǎn)熱點研究。 

lncRNA——原系統(tǒng) VS Vpack系統(tǒng)

 

案例1——慢病毒＆microRNA（干擾）
 

M2 microglia-derived extracellular vesicles promote white matter repair and functional recovery via miR-23a-5p after cerebral ischemia in mice

作者單位：上海交通大學(xué)

IF:11.6

 

腦白質(zhì)修復(fù)對缺血性卒中后的認(rèn)知和神經(jīng)功能恢復(fù)至關(guān)重要。M2型小膠質(zhì)細(xì)胞被證實可促進(jìn)髓鞘再生，其細(xì)胞外囊泡(EVs)介導(dǎo)腦損傷后的細(xì)胞功能修復(fù)。然而，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞來源的EVs在促進(jìn)腦缺血后的腦白質(zhì)修復(fù)及其潛在機(jī)制尚不清楚。本研究證明M2-EVs可縮小腦萎縮體積，促進(jìn)體內(nèi)功能恢復(fù)、少突膠質(zhì)生成和白質(zhì)修復(fù)，增加體外少突膠質(zhì)祖細(xì)胞（OPC）增殖、存活和分化。miR-23a-5p在M2-EVs中富集，可以促進(jìn)OPC的增殖，存活和成熟，而在M2-EVs中敲低miR-23a-5p可以逆轉(zhuǎn)M2-EVs在體內(nèi)外的有益作用。M2型小膠質(zhì)細(xì)胞可通過M2-EVs與OPCs溝通，并通過miR-23a-5p促進(jìn)白質(zhì)修復(fù)，其機(jī)制可能與miR-23a-5p直接靶向Olig3有關(guān)，提示M2-EVs有望成為腦卒中和腦白質(zhì)脫髓鞘修復(fù)的新治療策略。 

圖1：由M2-EV所提供的miR-23a-5p在促進(jìn)少突膠質(zhì)原發(fā)生中是必不可少的

Yongfang Li et al., Theranostics. 2022; 12(7): 3553-3573.

 

★細(xì)胞系：小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞BV2

★基因調(diào)控手段：基因干擾（LV-sh miR-23a-5p）

 

九游會j9生物有幸提供本文所涉及的基因干擾慢病毒包裝服務(wù)

  

案例2——慢病毒＆microRNA（過表達(dá)）

Exosome-Mediated miR-21 Was Involved in the Promotion of Structural and Functional Recovery Effect Produced by Electroacupuncture in Sciatic Nerve Injury.

作者單位：上海中醫(yī)藥大學(xué)

IF:7.31

 

本研究旨在探討電針通過調(diào)節(jié)外泌體的釋放及外泌體介導(dǎo)的miRNA-21 (miR-21)傳遞促進(jìn)神經(jīng)再生的機(jī)制，進(jìn)一步研究施萬細(xì)胞 (SC)來源的外泌體對miR-21過表達(dá)治療外周神經(jīng)損傷（PNI）的影響。研究發(fā)現(xiàn)電針在PNI模型大鼠的早期階段抑制血清外泌體miR-21的釋放，而在后期階段促進(jìn)其釋放。電針增強(qiáng)miR-21在損傷神經(jīng)中的聚集，有效促進(jìn)PNI后神經(jīng)功能的恢復(fù)。當(dāng)通過miR-21-5p-sponge抑制循環(huán)外泌體的釋放或下調(diào)損傷局部組織中miR-21的表達(dá)時，電針的治療效果減弱。正常SC分泌的外泌體具有促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)的能力，而miR-21過表達(dá)增強(qiáng)了外泌體的這一作用。此外，SC分泌的外泌體miR-21可促進(jìn)神經(jīng)突在體外生長。外泌體介導(dǎo)miR-21轉(zhuǎn)運(yùn)揭示了電針對PNI的作用機(jī)制，為利用外泌體介導(dǎo)的miR-21作為治療PNI的新策略提供了理論基礎(chǔ)。

 

圖2：外泌體miR-21調(diào)控坐骨神經(jīng)遠(yuǎn)端基因表達(dá)水平

Yu-pu Liu et al., Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022 Jan 29.

 

★細(xì)胞系：施萬細(xì)胞（周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞稱施萬細(xì)胞）

★基因調(diào)控手段：基因過表達(dá)（LV-miR-21-5p-OE）

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案例3——慢病毒＆circular RNA（干擾）

CircMET promotes tumor proliferation by enhancing CDKN2A mRNA decay and upregulating SMAD3

作者單位：南京大學(xué)

IF:41.444

 

circMET (hsa_circ_0082002)是一種來源于MET基因的環(huán)狀RNA，其功能尚不完全清楚。本研究以circMET上調(diào)的Xp11.2易位/NONO-TFE3融合性腎細(xì)胞癌(NONO-TFE3 tRCC)為研究對象，探討其在腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中的機(jī)制。研究表明：NONO-TFE3 tRCC組織和細(xì)胞中，NONO-TFE3融合上調(diào)circMET的表達(dá)，過表達(dá)circMET顯著促進(jìn)NONO-TFE3 tRCC的生長。機(jī)制研究證明，circMET通過YTHDC1以N⁶ -甲基腺苷(m⁶A)依賴的方式被遞送到細(xì)胞質(zhì)中。circMET通過直接相互作用并募集YTHDF2來增強(qiáng)CDKN2A mRNA的衰減，同時circMET競爭性消除miR-1197并抑制SMAD3 mRNA的表達(dá)。綜上所述，circMET促進(jìn)NONO-TFE3 tRCC的發(fā)生發(fā)展并對CDKN2A和SMAD3均有調(diào)控作用。circMET有望成為NONO-TFE3 tRCC以及其他高表達(dá)circMET的腫瘤治療的新靶點。 

圖3：高表達(dá)circMET促進(jìn)NONO-TFE3 tRCC的增殖

Yang et al., Molecular Cancer. 2022 Jan 18;21(1):23.

 

★細(xì)胞系：UOK109（來源于原發(fā)性乳頭狀細(xì)胞癌）、786-O（人腎透明細(xì)胞癌細(xì)胞）

★基因調(diào)控手段：基因干擾（LV-sh circMET）

 

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案例4——慢病毒＆circular RNA（敲低）

Down-regulating Circular RNA Prkcsh suppresses the inflammatory response after spinal cord injury

作者單位：山東大學(xué)齊魯醫(yī)院

IF:6.058

 

環(huán)狀RNA (Circular RNAs, circRNAs)是一類保守的內(nèi)源性非編碼RNA，參與轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控，在神經(jīng)系統(tǒng)中高度富集。它們參與多種神經(jīng)細(xì)胞的存活和分化，甚至可能促進(jìn)卒中后神經(jīng)功能的恢復(fù)。研究人員使用小鼠T9脊髓損傷模型鑒定出脊髓損傷后差異表達(dá)的circRNA和miRNA。其中，circPrkcsh的表達(dá)水平在損傷小鼠和對照小鼠之間存在顯著差異。腫瘤壞死因子-α（TNF-α）刺激體外培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞，用以模擬脊髓損傷后的炎癥反應(yīng)。結(jié)果表明，在損傷的細(xì)胞中circPrkcsh表達(dá)升高，miR-488表達(dá)降低，同時發(fā)現(xiàn)circPrkcsh調(diào)控炎癥相關(guān)基因Ccl2的表達(dá)。此外，在TNF-α處理的星形膠質(zhì)細(xì)胞中，circPrkcsh敲低通過上調(diào)miR-488的表達(dá)降低了Ccl2表達(dá)，并減少體外炎癥因子的分泌。綜上可知，差異表達(dá)的circRNA參與脊髓損傷后的炎癥反應(yīng)，并作為某些miRNA的調(diào)節(jié)者。circPrkcsh可作為miR-488海綿吸附調(diào)控Ccl2的表達(dá)，為脊髓損傷的治療提供新的思路。

圖4：circPrkcsh在體外通過海綿吸附miR-488調(diào)控Ccl2的表達(dá)。

Jia-Nan Chen et al., Neural Regen Res. 2022 Jan;17(1):144-151.

 

★細(xì)胞系：小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞（原代細(xì)胞）

★基因調(diào)控手段：基因過表達(dá)（LV-miR-488-OE）、基因敲低（LV-miR-488-KD）

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案例5——慢病毒＆Long non-coding RNA（過表達(dá)）

Long non-coding RNA EVADR induced by Fusobacterium nucleatum infection promotes colorectal cancer metastasis

作者單位：第三軍醫(yī)大學(xué)（陸軍軍醫(yī)大學(xué)）

IF:9.995

 

具核梭桿菌(F. nucleatum)和長鏈非編碼RNA (lncRNA) EVADR均與結(jié)直腸癌(CRC)相關(guān)，但它們與CRC轉(zhuǎn)移的關(guān)系以及EVADR促進(jìn)CRC轉(zhuǎn)移的機(jī)制尚不清楚。九游會j9在這里報告了F. nucleatum促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到肝和肺，并且在小鼠模型的CRC轉(zhuǎn)移定植中可以檢測到它。此外，F(xiàn). nucleatum可上調(diào)EVADR的表達(dá)，從而增加CRC細(xì)胞體內(nèi)外轉(zhuǎn)移能力。在機(jī)制上，EVADR升高可作為Y盒結(jié)合蛋白1 (YBX1)的？榛Ъ，直接增強(qiáng)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)因子的翻譯，如Snail, Slug和Zeb1。這些結(jié)果表明，F(xiàn). nucleatum誘導(dǎo)的EVADR通過YBX1依賴的翻譯促進(jìn)CRC的轉(zhuǎn)移。EVADR/YBX1軸可能有助于F. nucleatum相關(guān)CRC轉(zhuǎn)移的預(yù)防和治療。 

圖5：F. nucleatum感染誘導(dǎo)的EVADR促進(jìn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移。

Xiaoxue Lu et al., Cell Reports. 2022 Jul 19;40(3):111127.

 

★細(xì)胞系：5種結(jié)直腸癌細(xì)胞（HCT116, LoVo, SW480, SW620 and HT29）、正常結(jié)腸上皮細(xì)胞系（NCM460）

★基因調(diào)控手段：基因過表達(dá)（LV-EVADR-OE）

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案例6——慢病毒＆Long non-coding RNA（過表達(dá)）

An oxygen-adaptive interaction between SNHG12 and occludin maintains blood-brain barrier integrity

作者單位：中國醫(yī)科大學(xué)

IF:9.995

 

腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(brain microvascular endothelial cells, BMECs)的緊密連接(Tight junctions, TJs)在維持血腦屏障(blood-brain barrier, BBB)完整性中起著關(guān)鍵作用。然而，在生理和病理刺激下，TJs穩(wěn)定性的精確調(diào)控仍然是未知的。研究利用RNA免疫沉淀結(jié)合二代測序(RIP-seq)和功能鑒定，發(fā)現(xiàn)一個長鏈非編碼RNA (lncRNA)—SNHG12，通過直接與TJ蛋白o(hù)ccludin相互作用，對維持BBB的完整性至關(guān)重要。SNHG12和occludin之間的相互作用是氧適應(yīng)性的，可以阻斷人BMECs中Itch (E3泛素連接酶)介導(dǎo)的occludin泛素化和降解。小鼠內(nèi)皮細(xì)胞敲除SNHG12基因會導(dǎo)致occludin減少和BBB滲漏以及加重缺氧誘導(dǎo)BBB的破壞。腦內(nèi)皮細(xì)胞過表達(dá)外源性SNHG12可減輕缺氧對BBB的損害。綜上所述，研究發(fā)現(xiàn)了一個lncRNA對BBB完整性維持和氧適應(yīng)至關(guān)重要的直接TJ調(diào)節(jié)劑——SNHG12。 

圖6：SNHG12和occludin之間的氧適應(yīng)性相互作用維持了血腦屏障的完整性。

Yuan Li et al., Cell Reports. 2022 Apr 12;39(2):110656.

 

★細(xì)胞系：人/小鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（HBMECs、MBMECs）

★基因調(diào)控手段：基因過表達(dá)（LV-SNHG12-OE）

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