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南京大学惊人发现:食物miRNAs跨胎盘操控胎儿基因表达

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在发表于《Protein & Cell》杂志上的一项新研究中,南京大学张辰宇(Chen-Yu Zhang)教授的课题组报告称,发现孕妇食物中的小分子非编码RNAs可通过胎盘转移来控制胎儿的基因表达。


MicroRNAs (miRNA)是一类长度约为22个核苷酸的非编码RNAs,其可以结合靶标信使RNAs(mRNAs)来抑制蛋白质翻译。在以往的一项研究中,张辰宇研究小组发现,植物miRNAs可通过食物摄取途径进入到宿主的血液和组织中。这些食物源性的外源miRNAs被吸收、包裹进细胞内的微小颗粒内(microvesicle, MV),随后通过动物的胃肠道细胞分泌进入血液循环。更重要的是,一旦进入到宿主体内,这些食物源性的外源miRNAs可以一种跨生物界的方式调控宿主“靶”基因表达来调节宿主的生理。


此外,他们还发现了一种在金银花(honeysuckle)中丰富的植物microRNA——MIR2911,可直接靶向包括H1N1、H5N1和H7N9在内的甲型流感病毒(IAV)。饮用金银花水煎液可以预防IAV感染,并减少H5N1诱导的小鼠死亡,由此支持了这一新观点。


在这篇Protein & Cell文章中,张辰宇研究小组报告了另一个惊人的发现:外源性植物miRNAs以及人工合成的siRNAs可通过胎盘转移,直接调控胎儿的基因表达。首先,他们在人类的脐带血、羊水和动物胎儿中检测到了一定水平的外源植物miRNAs。当喂给孕鼠金银花水煎液(外源植物microRNAs浓度为食物中的生理浓度)时,在胎肝中检测到了显著水平的植物MIR2911。最后,他们喂给孕鼠人工合成的甲胎蛋白(Alpha-fetoprotein,AFP) siRNA,证实可显著降低AFP mRNA和蛋白质水平。他们还进一步证实,MV驱动的小RNAs可以通过胎盘。


出于以下几点原因,这项工作具有极其重要的意义:


(1)这是第一次证实了,小RNAs可以通过哺乳动物胎盘直接调控胎儿基因,由此可能也影响了胎儿的发育。众所周知,胎盘是胎儿生存和生长严重依赖的一个生命器官。它形成了母亲和胎儿环境的一个界面,促进了母婴之间的气体、营养物质及废物交换,也充当了抵御母亲免疫系统的一道屏障。


张辰宇说:“传统的观点认为,核酸不能够通过哺乳动物胎盘,而我们证实MV驱动的小RNAs可以通过胎盘。”这一研究发现对于更进一步地了解胎盘的功能,以及母体和胎儿的环境显然十分重要。


(2)食物中的外源小RNAs不仅影响了妊娠妇女,还影响了胎儿的发育。母亲的膳食模式将影响胎儿或甚至决定出生后的健康状况。偏食或是其他不良饮食习惯也将可以通过破坏跨胎盘miRNAs的平衡来影响胎儿健康,或甚至引起胎儿源性的成人疾病。


(3)这一研究发现还揭示出在妊娠过程中,母亲的小分子非编码RNAs参与胎儿表观遗传调控的可能性。因此,母亲的病理状态将可以导致自身异常的内源性miRNA谱,也将会影响胎儿的健康。


南京鼓楼医院妇产科专家胡娅莉(Yali Hu)说:“据我所知,这是第一项研究探讨小分子非编码RNAs的经胎盘传播。这一研究发现还提出了一种在子宫内治疗胎儿疾病的全新潜在治疗策略。鉴于人工合成siRNAs可以通过胎盘转移,我们可以尝试利用基因治疗向孕妇给药来治疗胎儿疾病。”


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microRNAs(miRNAs)简介

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