miRNA海綿
隨著研究的深入，已知miRNA的數量與日俱增，目前Sanger miRBase數據庫中收錄的人miRNA已達721條。不過，大部分miRNA的功能仍是未知數。在基因功能研究中，最有效的方法是阻止特定基因的功能，然后了解其后果。miRNA同樣如此。
然而，相比之下，miRNA的功能研究要困難得多。為什么？首先，miRNA沒有蛋白產物，這使得研究復雜化。其次，miRNA的生物發生有多個步驟。最初的轉錄本為pri-miRNA，它在細胞核中加工形成前體pre-miRNA。這個莖環結構的RNA輸出到細胞質，被Dicer酶進一步加工，最終形成了成熟的miRNA。成熟的miRNA沒有poly(A)尾巴，因而檢測起來要頗費一番心思。
除了檢測，miRNA的功能喪失（loss-of-function）研究也是難題。標準的RNAi技術行不通。成熟的miRNA與siRNA不相容，因為它們兩者都能進入RISC復合物；pre-miRNA是莖環結構的，siRNA無從下手；pri-miRNA貌似是siRNA最容易靶定的，但一個是細胞核，一個在細胞質，好似牛郎織女，無法見面。
當然，科學家們也不是束手無策。miRNA不是能與互補的mRNA結合嗎？他們就開發出與miRNA互補的寡核苷酸，作為mRNA結合的競爭性抑制劑。這些抑制劑實現了短期分析，在細胞培養物以及某些動物實驗中都獲得了成功。但是，如何實現miRNA的長期抑制？
2007年，麻省理工大學的Phillip Sharp及他的同事利用相似的原理，開發出一種長期抑制miRNA基因的高效方法1。他們稱之為miRNA海綿（miRNA sponge），意思是吸滿了miRNA，這樣它就無法與天然靶點結合。miRNA海綿是一條mRNA，其3’ 非翻譯區（UTR）包含若干個miRNA靶定位點。更重要的是，這些靶定位點在RISC切割位點有一些錯配。這樣，抑制劑mRNA就不會被降解，而與RISC穩定結合，讓它遠離天然的mRNA靶點。
經研究證實，這些miRNA海綿是高效的miRNA抑制劑，其效力與反義寡核苷酸相當。由于miRNA與靶點的相互作用是依賴種子區域（seed region，miRNA的第2-8位），這樣miRNA海綿對家族中親緣關系接近的所有miRNA都有效，即特異性不高，這也有利有弊。制備某個家族缺陷的轉基因小鼠變得相當容易。但如果你想要了解某個miRNA的特定功能，那就得將與之接近的miRNA全部去除。
miRNA海綿的應用潛力無窮。它可用于靶點預測的驗證，也能分析miRNA的功能喪失表型。由于miRNA海綿是由表達質粒編碼的，那么它也很容易推廣到其它形式，譬如慢病毒、腺病毒或轉基因，適合各種不同的細胞類型。Sharp還在研究中證實，在UTR上多加幾個miRNA結合位點，能增加反義序列的量，從而提高海綿的效力。從原理上來說，miRNA海綿的CMV啟動子也可以換成其它組織特異的啟動子，讓它們在果蠅、植物等模式生物中起作用。
目前多個頂尖研究機構，例如約翰霍普金斯大學，埃默里大學的研究人員都紛紛使用miRNA海綿進行功能研究，詳見《miRNA專家談之三：如何上調或下調miRNA？》。同時，miRNA海綿的改造也在不斷進行中。
美國哈佛醫學院的Carlos Loya及其同事開發出果蠅miRNA海綿（miR-SP），在精確的時空分辨率下解析每個miRNA的功能2。他們利用的是基于外源DNA重組酶Cre或轉錄因子Gal4的表達系統，將修飾的miRNA互補寡核苷酸置于上游激活序列（UASs）的下游，實現了體內組織特異的miRNA海綿表達。miR-SP能鑒定組織特異性的miRNA功能喪失表型，確定效應器的空間調節，并了解miRNA與其他基因之間的相互作用。
研究人員發現這種構建體與Gal4的組合能表達出足夠的miRNA沉默物，在完整的果蠅中實現miRNA的時空抑制。利用miR-SP系統，他們鑒定出保守的miRNA miR-8在神經肌肉結點形成上的重要作用。這項研究充分體現了miRNA海綿作為一種手段，在探索體內miRNA功能上的潛力。它還有望去除miRNA家族中種子序列相似的多個成員。
毫無疑問，miRNA海綿將會越來越紅。
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編輯： dxy_vkgu6tp0
miRNA海綿
隨著研究的深入，已知miRNA的數量與日俱增，目前Sanger miRBase數據庫中收錄的人miRNA已達721條。不過，大部分miRNA的功能仍是未知數。在基因功能研究中，最有效的方法是阻止特定基因的功能，然后了解其后果。miRNA同樣如此。
然而，相比之下，miRNA的功能研究要困難得多。為什么？首先，miRNA沒有蛋白產物，這使得研究復雜化。其次，miRNA的生物發生有多個步驟。最初的轉錄本為pri-miRNA，它在細胞核中加工形成前體pre-miRNA。這個莖環結構的RNA輸出到細胞質，被Dicer酶進一步加工，最終形成了成熟的miRNA。成熟的miRNA沒有poly(A)尾巴，因而檢測起來要頗費一番心思。
除了檢測，miRNA的功能喪失（loss-of-function）研究也是難題。標準的RNAi技術行不通。成熟的miRNA與siRNA不相容，因為它們兩者都能進入RISC復合物；pre-miRNA是莖環結構的，siRNA無從下手；pri-miRNA貌似是siRNA最容易靶定的，但一個是細胞核，一個在細胞質，好似牛郎織女，無法見面。
當然，科學家們也不是束手無策。miRNA不是能與互補的mRNA結合嗎？他們就開發出與miRNA互補的寡核苷酸，作為mRNA結合的競爭性抑制劑。這些抑制劑實現了短期分析，在細胞培養物以及某些動物實驗中都獲得了成功。但是，如何實現miRNA的長期抑制？
2007年，麻省理工大學的Phillip Sharp及他的同事利用相似的原理，開發出一種長期抑制miRNA基因的高效方法1。他們稱之為miRNA海綿（miRNA sponge），意思是吸滿了miRNA，這樣它就無法與天然靶點結合。miRNA海綿是一條mRNA，其3’ 非翻譯區（UTR）包含若干個miRNA靶定位點。更重要的是，這些靶定位點在RISC切割位點有一些錯配。這樣，抑制劑mRNA就不會被降解，而與RISC穩定結合，讓它遠離天然的mRNA靶點。
經研究證實，這些miRNA海綿是高效的miRNA抑制劑，其效力與反義寡核苷酸相當。由于miRNA與靶點的相互作用是依賴種子區域（seed region，miRNA的第2-8位），這樣miRNA海綿對家族中親緣關系接近的所有miRNA都有效，即特異性不高，這也有利有弊。制備某個家族缺陷的轉基因小鼠變得相當容易。但如果你想要了解某個miRNA的特定功能，那就得將與之接近的miRNA全部去除。
miRNA海綿的應用潛力無窮。它可用于靶點預測的驗證，也能分析miRNA的功能喪失表型。由于miRNA海綿是由表達質粒編碼的，那么它也很容易推廣到其它形式，譬如慢病毒、腺病毒或轉基因，適合各種不同的細胞類型。Sharp還在研究中證實，在UTR上多加幾個miRNA結合位點，能增加反義序列的量，從而提高海綿的效力。從原理上來說，miRNA海綿的CMV啟動子也可以換成其它組織特異的啟動子，讓它們在果蠅、植物等模式生物中起作用。
目前多個頂尖研究機構，例如約翰霍普金斯大學，埃默里大學的研究人員都紛紛使用miRNA海綿進行功能研究，詳見《miRNA專家談之三：如何上調或下調miRNA？》。同時，miRNA海綿的改造也在不斷進行中。
美國哈佛醫學院的Carlos Loya及其同事開發出果蠅miRNA海綿（miR-SP），在精確的時空分辨率下解析每個miRNA的功能2。他們利用的是基于外源DNA重組酶Cre或轉錄因子Gal4的表達系統，將修飾的miRNA互補寡核苷酸置于上游激活序列（UASs）的下游，實現了體內組織特異的miRNA海綿表達。miR-SP能鑒定組織特異性的miRNA功能喪失表型，確定效應器的空間調節，并了解miRNA與其他基因之間的相互作用。
研究人員發現這種構建體與Gal4的組合能表達出足夠的miRNA沉默物，在完整的果蠅中實現miRNA的時空抑制。利用miR-SP系統，他們鑒定出保守的miRNA miR-8在神經肌肉結點形成上的重要作用。這項研究充分體現了miRNA海綿作為一種手段，在探索體內miRNA功能上的潛力。它還有望去除miRNA家族中種子序列相似的多個成員。
毫無疑問，miRNA海綿將會越來越紅。