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研究发现日常饮食能直接影响体内基因表达

来源:南方周末       更新时间:2011-10-8 15:41:14
 
经功能紊乱有关。

  小片段的大作用

  张辰宇的研究就是从这里开始的。当时人们已经知道了微小RNA与肿瘤形成有关,张辰宇于是想到,是否有可能把微小RNA作为一种标记物来诊断肿瘤。在肿瘤的早期诊断中,如果能在血清中发现微小RNA的话,那么它就有可能成为无创伤性的新的生物标记物。这就是为什么他会想到让陈熹去做那个“疯狂”的实验。

  在实验中,张辰宇疯狂的念头不但被证实了,而且微小RNA就像是指纹一样,在血清中的不同组合对应于不同的疾病。“这种组合可以早期诊断各种疾病。”张辰宇说,“现在很多疾病分亚型,判断疾病的复发,判断死亡率,还有个体化治疗,微小RNA都可以提供帮助。”

  2008年9月初,张辰宇等人在《细胞研究》上发表了他们的研究结果。几乎在同一时间,一个以色列的研究组和一个美国的研究组也分别独立发表了相同结论的文章。三者相互印证。

  不过,新的发现也带来了一个新的疑问:血清中的这些微小RNA是从哪里来的?它们是从破碎的细胞里出来的呢,还是完整的细胞能够分泌出微小RNA?张辰宇从他的研究领域——内分泌代谢——出发,认为是从细胞中分泌的。但究竟是以何种方式分泌出来,比如是直接分泌还是通过某种载体,他仍不得头绪。

  一次偶然的机会,张辰宇在上海参加一次学术会议的过程中,听到了一个新的概念——微小囊泡。他感到茅塞顿开,夜里11点半打电话给他的合作者、南京大学的曾科教授:“是不是微小囊泡就是那个载体?”曾科听到这话也激动起来,微小囊泡正属于他的研究领域,他当下就认为他们可以立即做实验验证。

  第二天,张辰宇还没有回到南京,陈熹就已经接到电话开始离心提取微小囊泡了。张辰宇回到实验室的时候,曾科和陈熹都在那里等着他,他们告诉张辰宇,微小囊泡提取出来了,做了分析,含有很多的微小RNA。

  一个一个的点开始连接成线。所有的细胞,首先能够选择性地把特定的微小RNA包裹到微小囊泡中去,当细胞受到刺激的时候,细胞就会把这些包含微小RNA的微小囊泡分泌到循环系统中,或者是细胞外。

  然后,这些微小囊泡能够把微小RNA再运送到靶细胞内,释放出微小RNA,作用于靶细胞内的微小RNA的靶基因,从而调控靶细胞的生理学或生物学功能及状态。

  “我们发现了细胞能够分泌微小RNA,把已知的细胞间的信号传导机制从‘固定电话’变成了‘手机’。”张辰宇形容说,“原来是特定的细胞能够分泌一些激素或者细胞因子,特定细胞有受体再接受,现在变成是所有的细胞都有这个能力分泌,只要受到刺激。”

  “相信我,今后的五年十年,这个会变得特别地热,在血清中发现微小RNA会变成教科书上每一个疾病的诊断信息之一。”张辰宇说,“比如说Ⅱ型糖尿病的某一个亚型,它的微小RNA是怎么样的……”

  吃下的不仅仅是米

  但故事还没有结束,更令人惊讶的事情在后面。

  他们在分析微小RNA的时候做了一项叫做“深度测序”的工作。比如说,他们将50毫升的人的血清中的RNA提取出来,然后把30个核苷酸以下的RNA片段全部测序。一般来说,这能够得到数百万个片段,然后他们分析哪些是已知的微小RNA,哪些是破碎的RNA片段。

  他们发现,这些RNA片段中有一些是植物的微小RNA,而且是100%来自植物——如果它包含22个核苷酸,那么22个核苷酸就全都和植物一样。并且,同样的微小RNA会有数以千计的拷贝。

  这对研究人员来说显得非常奇怪,或者也可以说疯狂:假设人们进食植物之后,有些RNA由于某种原因没有被消化掉,进到了人的血液中去,那也更可能是碎片,而且碎片不可能在所有人的样本里头都具有相当高的浓度,有那么多的拷贝数。另外,他们发现的微小RNA和人的全部的基因组相比对,没有100%相同的。这就完全排除了微小RNA是内源性的人的某个RNA片断。

  这些微小RNA一定来自于植物,而且唯一的途径是通过食物。这是张辰宇很快就意识到的一点,但实验并没有立即往下做。当时正值三聚氰胺事件闹得沸沸扬扬,满脑子都是微小RNA的张辰宇想到,似乎可以通过检测牛奶中的微小RNA的浓度来鉴定牛奶的质量。因为几乎不可能人为地往牛奶中加入微小RNA,因而一旦检测出微小RNA的浓度偏小,就表明牛奶质量有问题。曾科去做了实验以后发现,牛奶中微小RNA的浓度比血清中的还要高。

  此时,张辰宇另外两名学生在小鼠身上做的实验让事情的方向明朗起来。他们做了一系列的实验来探究血清中

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