检测血液中miRNA的简便技术

　　

生物通报道：癌变肿瘤会脱落一些微小的指示遗传分子，称为microRNAs。最近，密歇根大学的研究人员开发出一种有效的方法，能在血液中检测到它们。相关研究结果发表在六月二十二日的《Nature Biotechnology》。

研究人员称，他们这种方法可通过一种廉价的血液测试，同时对多种类型的癌症进行筛选——最终可能超过100种不同的类型。延伸阅读：JNCI：两个microRNA可抑制肿瘤扩散。

本文共同资深作者、密西根大学医学院内科学教授、工程学院生物医学工程教授Muneesh Tewari指出：“这项技术可使我们能够早期检测有癌症风险的个体，在癌症幸存者中早期检测到复发迹象，并更好、更早地评估癌症疗法是否对患者起作用。”

将这项技术投入临床常规使用，可能还需要几年或者十年的时间。但是研究人员对他们这项超灵敏的技术寄予了厚望，它可以从一点点流体中挑选出其中一个纳米级片段。

本文共同资深作者、密歇根大学文学、科学和艺术学院化学、生物物理学教授Nils Walter指出：“我们开发了一种新的范式、一种新的原则，用于检测血液中任何类型的RNA。”

RNA是一类小分子核糖核酸，其成员在根据DNA蓝图构建生命的过程中发挥了重要作用。几十年来，科学家认为RNA主要作为一个信使：它将来自DNA的遗传信息运送到细胞制造蛋白质的地点。

但是，当2003年左右科学家完成人类基因组测序时，他们了解到，90%的人类基因组包含制造RNA的指令。大部分的RNA并不是帮助制造蛋白质的信使。

Walter said说：“生物化学领域大约有100多年的历史。长久以来，我们的研究重点是蛋白质。这几乎就像是我们在研究错误的东西。RNA对于理解和操纵哺乳动物和人的生命，是极其重要的，但它可以说是哺乳动物细胞中最少被研究的遗传物质。我们还没有发现它的大多数功能。”

例如，MicroRNA分子，是可以结合信使RNA的短链，可拦截调度和防止遗传密码付诸行动。在我们的身体存在有1000多种。研究人员说，它们直接或间接控制着几乎所有重要的生命过程。一个特定的microRNA过多或过少，都会推动肿瘤的生长。

Firefly™水凝胶颗粒，采用独特杂交后连接的设计对目标miRNA进行荧光标记。

癌细胞是从失控的健康细胞衍生而来，所以它们也有microRNA。之前，在血液中已经检测到小股的遗传物质（虽然不是很有效），它们是如何到达那里的？科学家做过几种假设。

当一个癌细胞死亡和分解时，它们可能被释放。细胞，包括癌细胞，可能通过它们送入血液中的microRNA作为激素，而彼此相互沟通。来自两种机制的血源性microRNAs将是癌症信号，这种新技术能够有效地在患者血液中检测到它们。

在实验中，研究人员用称为“捕获探针” 的分子包覆一个载玻片，这些探针分子可紧紧抓住在其附近的microRNAs。然后，在不同的试验中，他们向玻片上滴下包含五种不同microRNA的溶液。在一个案例中，包含microRNAs的溶液是人体血清。

为了告诉它们RNA已被一个RNA探针捕获，他们依靠又一种分子——结合microRNA的荧光DNA链，并且结合的时候会发光。只有特定的DNA序列会结合特定的RNA，所以通过改变DNA构建块的排列，研究人员可以设计一些结合不同microRNA的链。

这种方法的独特之处在于，DNA和RNA结合太弱，因此它们不能停留。DNA链以特别的节奏，粘附和从RNA上分离。当研究人员通过超级敏感荧光显微镜观察到这一现象时，它看起来像一个萤火虫在闪烁。

他们可以根据闪烁速度确定不同microRNAs的捕获——它的“”动力学指纹”。虽然之前有研究人员已经在血清中检测到microRNA，但是本研究中的这种方法更为直接，并且几乎没有假阳性。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Kinetic fingerprinting to identify and count single nucleic acids
Abstract: MicroRNAs (miRNAs) have emerged as promising diagnostic biomarkers. We introduce a kinetic fingerprinting approach called single-molecule recognition through equilibrium Poisson sampling (SiMREPS) for the amplification-free counting of single unlabeled miRNA molecules, which circumvents thermodynamic limits of specificity and virtually eliminates false positives. We demonstrate high-confidence, single-molecule detection of synthetic and endogenous miRNAs in both buffer and minimally treated biofluids, as well as >500-fold discrimination between single nucleotide polymorphisms.