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一网打尽| 外泌体miRNA研究策略、经典案例、数据库
文章来源:genecreate 作者:genecreate 发布时间:2019-12-17 13:57
        2013年,美国、德国3位科学家凭借他们所发现的细胞囊泡运输的调节机制,荣获2013年诺贝尔生理学或医学奖。细胞分泌的外泌体通过携带生物分子(蛋白质、miRNAs、DNA 和非编码 RNAs)在细胞囊泡运输中发挥不可或缺的作用。外泌体在肿瘤等疾病的基础研究、转化应用和诊断治疗中呈现巨大潜力,许多外泌体miRNA作为肿瘤标志物陆续被发现,研究热度、paper数量皆是蹭蹭上涨。在国自然项目中,外泌体的中标项目及资助金额也是持续飙升,可谓是当之无愧的“国自然宠儿”。
       这时候您可能会说“我的研究用不上外泌体”,又或者说“我的课题与外泌体无关”。然而事实并非如此,外泌体并不是一个终极分子或终极蛋白,它的真实身份是一个单位,一种细胞与细胞的沟通形式。因此,几乎所有生物医药研究领域,从外泌体的角度进行挖掘将是一个全新的视野!本文将以外泌体miRNA研究为例,包括其研究策略、经典案例、多种数据库向科研君们一一阐述,助您获得新思路。
研究策略
策略一:生物标志物
外泌体存在于各种体液(如血液和尿液)中,外泌体中的生物标志物具有检测方便、伤害小的特点。外泌体miRNA作为生物标志的研究有很多,课题设计思路主要如下:
  • 寻找生物表型、选择样本
  • 收集外泌体,提取总RNA或 miRNA
  • 高通量测序筛选具有差异表达的 miRNA
  • 用qPCR等方法验证筛选
  • 结合临床鉴定结果(用这些 miRNA判断未知样本的状态,再与临床或生理鉴定结果比对,确定与临床结果相符度高的 miRNA)
        以上是外泌体miRNA的简单研究思路,即发现不同样本中有差异的miRNA,再用此 miRNA去判断未知样本的状态,验证其作为标志物的成功率。这种课题设计比较简单,属于短平快类的课题。Paper影响因子可能不高,但如果样本量充足、逻辑严密、再带些下游功能实验的话,也可发不错的期刊。
注意点:研究的miRNA是在外泌体中,而非其他囊泡。
 
案例1
外泌体
外泌体 miRNAs 参与肺癌细胞的增殖、迁移、血管生成和上皮-间质转化,因此促进肿瘤生长、转移和侵袭。
The roles of exosomal miRNAs and lncRNAs in lung diseases.Signal Transduction and Targeted Therapy.
案例2
外泌体
外泌体的生物发生、组成和在结直肠癌中 TME 修饰的主要作用。外泌体中 miRNA 的差异表达也可以作为结直肠癌诊断和监测的生物标志物。
Exosomal miRNA: Small Molecules, Big Impact inColorectal Cancer.J Oncol.  
 
策略二:外泌体中 miRNA功能探究
这类的课题设计更深入的探讨外泌体中 miRNA的功能,而并非仅限于标志物。课题设计一般包括:
寻找生物表型、选择样本
收集外泌体,提取总RNA或 miRNA)
高通量测序筛选具有差异表达的 miRNA
用qPCR等方法验证筛选
确定接收(确定这些 miRNA可以被靶细胞接收)
靶细胞验证(在靶细胞中,完成 miRNA的下游靶点相关实验,证明这种对 miRNA的调控具有何种生物学作用)
        这个课题设计虽然只有后两步与生物标志物不同,但是后两步属于功能实验部分,是文章的重头戏。作者需要用大量实验数据证明差异 miRNA被靶细胞接收的机制,是通过哪些靶点?何种方式?哪个通路引发了下游怎样的反应导致了两种表型的不同?如果作者再适当地加入体内实验(动物实验),文章会更有说服力,发表的影响因子也会更高。
注意点:
1. 研究的miRNA是在外泌体中,而非其他囊泡;
2. 在功能与靶点研究时,硏究对象是靶细胞而不是原位细胞。
案例
        肿瘤分泌的细胞外囊泡(EVs)是肿瘤细胞与基质细胞在局部和远处徹环境中进行细胞间通讯的关键介质。因此,EVs在原发性肿瘤的生长和转移过程中都起着重要的作用。EVs协调了多种系統性病理生理过程,如凝血、血管漏和间质受体细胞的重新编程,以支持转移前微环境形成和随后的转移。在临床上,EVs可能是癌症进展的生物标志物和新的治疗靶点,特別是用于预测和预防未来的转移发展验证某 miRNA可以通过外泌体传递某种功能。
miRNA
Extracellular vesicles in cancer: cell-to-cell mediators of metastasis. Cancer Cell.
策略三:功能性miRNA对远端细胞或组织作用机制研究
        研究者从 miRNA入手,确定某个组织或细胞中含有功能的 miRNA,它能否通过外泌体分泌到其他远端细胞或组织中发挥功能。这类研究只是课题的切入点不同,实验方法与功能研究类似,此处不再细说。
注意点:
1. 研究的miRNA是在外泌体中,而非其他囊泡;
2. 硏究的是miRNA对远端细胞的作用而不是本细胞。
数据库
        外泌体miRNA研究分析内容包括:正常细胞外泌体与病变细胞外泌体、外泌体与分泌细胞、外泌体与受体细胞、正常细胞外泌体与病变细胞外泌体、miRNA表达聚类分析、外显子/内含子注释、病变细胞外泌体与正常细胞的miRNA表达差异分析等。高级分析内容包括:miRNA靶基因预测、miRNA碱基编辑分析、miRNA调控网络构建等。
        由于外泌体miRNA的研究中包含的miRNA数量较多、功能协同,因此学会善用数据库和调控网络分析更容易获得外泌体miRNA的生物学功能及靶基因信息。下面,小编将为大家详细介绍多个外泌体miRNA数据库,快拿小本本记下来~
收集和描述人类血液外泌体中长链RNA,包括circRNA、lncRNA和mRNA。
exoRBase
2.Vesiclepediahttp://www.microvesicles.org/
汇总了不同囊泡研究中发现的蛋白、mRNA、miRNA、脂类等信息
Vesiclepedia
包括来自人和小鼠生物液的小RNA测序和RT-qPCR衍生的exRNA图谱。
ExRNA
一个完整而全面的蛋白质组、转录组和脂肪体数据库,其来源于古菌、细菌和真核生物,包括人类
EVpedia
5.Exocartahttp://www.exocarta.org
外泌体蛋白质,RNA和脂质数据库
Exocarta
6.Urinary Exosome Protein Databasehttps://hpcwebapps.cit.nih.gov/ESBL/Database/Exosome/
尿液外泌体蛋白数据库
尿液外泌体
7.exRNA Atlas-外泌体RNA的数据库http://exrna-atlas.org
外泌体RNA
 
金开瑞外泌体服务
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