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1、抗肿瘤药物新靶点的探寻 micro RNA引起的一场革命,白求恩医学院药理学教研室 魏征人,2006年我国肿瘤发病率,我国男性恶性肿瘤发病率为130.3/10万人-305.4/10万人 男性恶性肿瘤发病率前五位分别为肺癌、胃癌、肝癌、结肠/直肠癌、食管癌。 我国女性恶性肿瘤发病率为39.5/10万人至248.7/10万人： 女性恶性肿瘤发病率前五位分别为乳腺癌、肺癌、结肠/直肠癌、胃癌、肝癌。 上述数据由卫生部肿瘤防治办公室提供,肿瘤,在我国，各类恶性肿瘤的病死率仅次于心血管疾病的病死率，排名第二。 癌细胞的生物学特性： 自主性（Autonomy） 可移植性（Transplantability
2、） 侵袭性（Invasiveness） 转移性（Metastasis） 去分化或异常分化（Dedifferentiation,历史回顾,人类基因组计划产生的背景 对于肿瘤发生、发展的渐进性认识 1988年，美国成立了“国家人类基因组研究中心” 1990年10月1日，经美国国会批准美国HGP正式启动 科学家们的“雄心壮志” 研究经费和人力的大量投入。 NCIs budget（U.S. National Cancer Institute） averages approximately $4.86 billion per year over the past 3 years 。 肿瘤基因组计划,肿瘤
3、基因病？ 分子治疗 靶向治疗,肿瘤的生物治疗第四种治疗模式,传统肿瘤治疗措施和方法主要有：手术治疗、放射性治疗、化疗等 所谓的肿瘤生物治疗（Biotherapy）是应用现代生物技术及其产品进行肿瘤防治的新疗法，它通过给予天然的或基因工程产生的针对性强、靶向性好的物质来取得抗肿瘤的效应,靶向治疗,靶向治疗是指，抗肿瘤药物靶向性地与肿瘤的不同特异性位点（靶标）发生作用从而杀死肿瘤细胞，而对正常组织影响较小，是目前最理想的治疗模式。,何谓靶点？,表面相关抗原 蛋白激酶（细胞信号传导途径） 细胞生长因子 细胞周期调节因子（cyclin) 细胞凋亡调节基因（Bcl2） 组蛋白去乙酰化酶 端粒酶,核酸也是
4、重要的分子靶点,中心法则 DNA RNA protein RNA越来越重要的地位,micro RNA,microRNA（miRNA）是近年来发现的一类长1924nt的非编码小分子RNA，它作为一种调控因子在转录后水平上调节基因的表达。新近的研究表明： miRNA在细胞的分化、增殖和凋亡、个体发育、机体代谢中都具有重要的作用，miRNA表达与多种癌症相关，其可作为抗肿瘤药物或者其他抗肿瘤药物的靶分子。,miRNA的形成,在细胞核内, 编码miRNA基因转录成原miRNA (pri miRNA)，pri miRNA在Drosha酶的作用下, 剪切为前mi RNA(pre miRNA)，pre mi
5、RNA从核内运输到细胞质中，在Diser酶的作用下, miRNA前体被剪切成1924个核苷酸长度的成熟miRNA。成熟的miRNA双螺旋解旋, 其中一条结合到RNA诱导的基因沉默复合物中, 形成非对称组件。该组件会结合到目标靶信使RNA（mRNA），主要功能是降解靶mRNA和抑制靶mRNA的翻译。,位置,53%的miRNA位于基因间区，另外的47%则位于已知编码基因内区域。 另外一些miRNAs 成簇位于多顺反子的转录物中。,miRNA的生物学特性,miRNA基因以单拷贝、多拷贝或基因簇等多种形式存在于基因组中, 且绝大部分定位于基因间隔区。其转录独立于其他基因。 多数的miRNA具有高度保守
6、性、时序性和组织特异性 广泛存在于真核生物中，本身不具有开放阅读框，是一组不编码蛋白质的短序列RNA。,miRNA的作用方式,miRNA与靶miRNA的作用方式有两种。当两者完全互补时，导致靶mRNA降解，此时siRNA的作用方式与RNA干扰相似。 当miRNA与靶mRNA不完全互补时，miRNA则通过与靶mRNA的3端非翻译区结合，阻遏转录后翻译。,miRNA对基因的调控,是通过构成RISC来进行的，成熟的miRNA与相关蛋白结合形成RISC后，与靶序列特异性结合，能够通过对mRNA的降解或者翻译抑制中的一种方式来使靶基因沉默。RISC是调控的物质基础，RISC组成的核心成分是miRNA或s
7、iRNA以及各种蛋白。 microRNA 对靶基因转录体的切割是大多数植物、病毒和部分动物的miRNA调控靶基因的主要方式。miRNA可以指导对靶基因信使RNA的多次切割而本身保持完整。,miRNA的调控网络,交叉调节：miRNA与mRNA之间的作用不是一对一的关系而是形成了一个交互作用的网。miRNA与靶mRNA之间的不完全配对使得任何一个miRNA都可能作用于不同的mRNA，mRNA也可能受到多个不同miRNA的调节。,miRNA的调控网络,自我调节：该种调节参与了miRNA的生物合成和功能。同时miRNA也可以直接或间接调节另外一个miRNA的表达。 可逆性调节：近年来的研究显示miRN
8、A所致的翻译抑制在某些条件下是可逆的。miRNA参与网络调控的多种特点，表明肿瘤的形成不是某一单一因素的结果，而是各个因素之间的相互作用的结果。,调节细胞增殖和凋亡,miRNA可通过调控相关通路中的各蛋白（如ras、PTEN、Foxo等）来影响肿瘤细胞的增殖、凋亡和细胞周期等。,Micro RNA 和肿瘤的关系,History,最初的证据来自人慢性淋巴细胞型白血病中染色体13q14 的缺失，研究发现2个microRNA, miR-15a 和miR-16a 位于13q14上。 2000年Reinhart等在线虫中发现了重要的具有转录后调节作用的miRNA：let-7. 这是最早发现的miRNA之
9、一 在实体瘤中， miR-143和 miR-145 表达下调。,MicroRNA 表达谱,研究表明miRNA 的表达在肿瘤组织和正常组织是不一样的，这些差异是肿瘤特异性的。 用northern blotting技术发现： 和健康组相比，let-7a 超过80% 的表达下调被发现44% 的肺癌患者中。 在乳腺癌中，采用高通量基因芯片法研究发现，在76个乳腺癌患者中（10个正常），29 个miRNAs 表达明显降低。,原癌基因和肿瘤抑制物,MicroRNAs 可以作为原癌基因也可作为肿瘤抑制物。 理论上，某一个 miRNA如果在肿瘤组织中下调，或者以原癌基因为靶点，其可能就是肿瘤抑制物。 而以肿瘤
10、抑制物为靶点或以相关调控分化的基因为靶点的表达上调的MicroRNAs 可能发挥原癌基因的作用 。,miRNA检测,Northern blotting Real time PCR miRNA microarray,总体治疗原则,过表达的 miRNAs 可以用反义RNA互补配对来进行抑制, 从而抑制miRNAs 后续的生物学活性. 可采用基因治疗的方法，导入相应的外源miRNA，弥补miRNA的表达水平过低。,治疗,干预 原癌 mir-17-92 簇，动物实验采用基因敲除法，敲除所有来自这个簇的基因。 反义核苷酸封闭肝脏过多的特异性的miR-122表达，使得成熟的 miR-122 表达减少。（
11、采用脂质体包封，小鼠静脉给药）,展望,可用于肿瘤分型， 诊断、预测的工具 治疗肿瘤潜在的有效手段 Micro并不代表其作用就是micro,Figure 2. Napoleon on his favorite steed, Marengo (by Jacques-Louis David, 1801). Note: Although Napoleon had crossed the Alps on a mule, he directed that he be “portrayed calm upon a fiery horse.”,思考题,什么是micro RNA?(4分） micro RNA是如
12、何形成的（6分）,参考文献,Oncomirs - microRNAs with a role in cancer Esquela-Kerscher, A; Slack, FJ NATURE REVIEWS CANCER Vol 6 (4) 259-269 (2006) Human MicroRNA targets John, B; Enright, AJ; Aravin, A, et al. PLOS BIOLOGY Vol 2 ( 11) p:1862-1879 (2004 ) The impact of microRNAs on protein output Baek, D; Villen, J; Shin, C, et al. NATURE Vol 455 (7209 ) 64-71 (2008),谢谢！,
