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miR-302/367在体细胞重编程中的新作用
摘要：自从把普通皮肤细胞转化成为多能干细胞（iPSCs）的技术已被开发，拥有成为人体内的任何细胞或组织的潜力，人们就一直在努力尝试并使之在重大领域拥有更高的成就。越来越多的证据表明，一些microRNAs（miRNAs）参与了早期胚胎发育和胚胎干细胞形成，称为特异性胚胎干细胞，特别是miR-302家庭。我们在这里总结了一种用miR-302及其相关miRNAs如mir-367产生及诱导多能干细胞的方法。这个由miR-302 /367介导的诱导型多能性干细胞（称为微小多功能干细胞）可以提供的工具来解决所面临的一些当前的诱导型多能性干细胞编程方法的障碍。这种由miR-302/367所引起的体细胞重编程机制是当前被推荐的。 关键词： miRNAs miR-302 miR-367 胚胎干细胞 胚胎样干细胞 干细胞重新编程 诱导型多能性干细胞 miRNA-mediated iPSC (mirPSC) １．引言 小分子RNA（miRNAs）是一类微小的，广泛分布，长度在19-25个核苷酸的非编码RNA，miRNA和其有针对性的基因序列之间的互补性，通过目标mRNA的切割或翻译抑制起着重要的转录后调节作用。miRNA的处理涉及RNA聚合酶II，Drosha/DGCR8，Ran-GTP/Exportin-5， Dicer/Ago2和RNA诱导的沉默复合物（RISC）对他们的目标提供了成熟miRNA。miRNA的种子序列（50端7-8个核苷酸）在3'非翻译区基于不完全或部分匹配结合的mRNA的表达沉默的靶mRNA的非翻译区，识别一个特定的序列基序，使一个miRNA往往针对数个至数以百计的mRNA 。另外，两种或更多种不同的miRNA可能是针对相同的单一的mRNA。因此，翻译的miRNA基因精细编排的可能性是巨大的。许多miRNA在参与炎症，代谢，糖尿病，癌症，延缓细胞衰老，细胞分化，以及胚胎发育过程中，都会提示重要的miRNA介导的基因调控系统，通过类似的RNAi基因沉默机制的基因调节细胞和发育事件。
诱导多能干细胞（iPSCs）的基因引入的转录和/或其他因素，例如将Oct3 / 4，Sox2，Nanog基因，c-Myc和重新编程的细胞，和Klf4或将Oct3 / 4，Sox2的，Nanog基因，和LIN -28，从而在维持胚胎干细胞特性的细胞。这种重编程过程中为未来的治疗提供了令人兴奋的前景，但重大的技术障碍有待克服，如EF效率和肿瘤形成。最近的研究还确定，引入到细胞中的miRNA代表一个简单的重新编程的方法，特别的miR-302及其相关的miR-367的，增加的效率，并可能无瘤。我们简要回顾了现有的miR-302/367介导的癌症和体细胞诱导成为胚胎多能干细胞的知识
２．胚胎干细胞中的miR-302
从卵母细胞过渡到受精卵依赖于大量的产妇卵母细胞的细胞质中的RNA，这是早在2-4细胞阶段中在迅速降解。这些发现表明，产妇的RNA中含有抑制剂合子基因（mRNAs），以防止前胚胎发育成熟，并保持多能性干细胞自我更新. 缺乏Dicer酶的小鼠卵母细胞在减数分裂I期，发现在维持多能干细胞的过程中，卵母细胞中的miRNA可能发挥了重要作用。胚胎干细胞特异性miR-302在发展的早期阶段高表达，然后在分化之前下降
一些胚胎细胞和生殖细胞系也表现出miR-302的高表达的集群，包括人类tetracarcinoma NTeraD1，小鼠胚胎癌P19，和小鼠睾丸恶性生殖细胞肿瘤。在人类胚胎干细胞和诱导型多功能干细胞中，miR-302是最主要的miRNA物种[7,17,21-27]。包括miR-367的ｍｉＲ－302集群，在猴子的胚胎干细胞中也呈现出高表达。这些发现表明，miRNA，特别是miR-302系列，可能在早期胚胎发育过程中发挥了关键作用，整合胚胎干细胞的电路控制和防止分化
如Oct4和Sox2的几个发育性蛋白质，所有诱导型多功能细胞的生成方法在的两个基本的重编程因子，在人胚胎干细胞或胚胎细胞中miR-302的转录起着决定性的作用。鉴于miRNA的调控胚胎干细胞核心转录调控电路[30-32]，胚胎干细胞特异性miRNA在重新编程在可能扮演重要的角色。可以想像，miR-302，作为针对细胞周期和细胞分化的转录因子必不可少的抑制，增强Oct4的活性和一个不断生产中的miR-302可以导致癌症或体细胞去分化而形成诱导型多功能干细胞[7,33 ，34]。这一点在miR-302对细胞周期调控的作用也得到了证实[10,30-32]
另一方面，miR-302正性调节的多能性的生物标志物的水平，包括将Oct3 / 4，SSEA-3/4，Sox2的，Non-ang，LIN-28 [8,9]和负调制交点抑制剂lefty。似乎miR-302是经由Oct4/Sox2/miR-302-Nodal网络微调基因表达，这表明在关键干细胞的miRNA-mRNA的网络扰动保持干细胞的一个标志
３. miRNA介导的诱导多能干细胞
此前，我们已经报道，来源于内含子的miRNA抑制细胞内的来源于RNA的同源染色体并通过包装人类剪接体识别位点插入一个人工内含子外显子来规范的基因功能。我们观察到，在任一义或反义构象这样的含外显子 - 内含子的剪接和加工都会产生相同的基因沉默效应。使用这种方法，我们曾经报道过，在前列腺癌PC3细胞组成性表达的miR-146a的致瘤性的调制。这些研究结果表明了miR-146a的可能在一种前列腺癌肿瘤充当抑制基因。随后，我们将miR-302S接种回人类体（正常皮肤角质形成细胞和头发的黑色素细胞）和癌症细胞（癌黑色素瘤COLO-829和前列腺癌PC3细胞），成为诱导型多功能细胞，即miR-302的重新编程的IPSCs或mirPSCs的[ 7,10,11]。已经证实了同样的现象独立地通过在小鼠体内的miR-294，它具有相同的种子序列的miR-302D.miRNA的主要优点是直接改变成人转录组和蛋白质组，导致增加的效率，并诱导细胞方向的时间减少。
最近，类似的miRNA介导的体细胞重新编程也被报道在小鼠和人成纤维细胞使用miR-302/367.也可以诱导iPS细胞的miR-372和miR-200C和miR-369，一起用了miR-302，如其他的miRNA。
Interestingly, the combination of miR302, miR-369,and miR-200c were delivered in multiple doses as vector-free gene transfer.
有趣的是，miR302，miR-369和miR-200c的组合中交付矢量- 自由作为载体的基因转移在多个剂量。
４. 在mir-302-mediated IPS的抗肿瘤活性
人类胚胎干细胞（胚胎干细胞）和诱导多能干细胞(iPSCs)通常显示出致胎瘤性，这可能发展为肿瘤。miR-302 / 367介导的iPSCs细胞（mirpscs）似乎是无肿瘤的[ 10,49 ]，这暗示着miR-302包含自我调节的抗肿瘤作用。有趣的是，miR-302通过加强多途径的干细胞的G1期阻滞来抑制人多能性肿瘤干细胞的致瘤性【10】，因为在人正常毛囊和癌MCF-7细胞中，miR-302家族通过细胞周期蛋白依赖性激酶4／6（CDK4 / 6）和细胞周期蛋白依赖性激酶2（CDK2）的共抑制来阻碍G1期的进展并且阻碍G1期到S期的细胞周期的过渡[ 10 ]。在仅有miR-302家族的异位表达而没有mir-367家族的异位表达之后，广泛的细胞凋亡仅被在癌中被观察到，在正常的细胞中没有发现。这个结果与以前的研究相吻合，之前的研究[ 7 ]表明miR-302诱导超过98%的癌细胞发生显着的细胞程序性死亡（凋亡），而重编程约2%的细胞形成iPSC细胞。这两项研究强调了miR-302的抗肿瘤作用。值得注意
的是，多梳环指基因（Bmi1）这种致癌基因在肿瘤干细胞中是高效表达，实验发现Bmi1也是miR-302的一个作用靶点，这预示着，miR-302在预防肿瘤的发展和肿瘤形成方面的相关性[ 10 ]。
然而，不像其他的ESC特异miRNAs，和平号空间站的表达—302 / 367的家庭也在恶性生殖细胞肿瘤的检测和卵黄囊肿瘤，可能是负责不灭
肿瘤细胞的无限增殖能力相似在ESC和IPSC [ 20,50 ]。例如，miR-302 / 367已被观察到在恶性睾丸生殖细胞，呈负相关与p63肿瘤抑制基因的表达。当miR-302 /367是在睾丸生殖细胞肿瘤缩小，p63的表达蛋白和mRNA表达明显增加[ 50 ]。由于p63激活细胞凋亡，认为miR-302 / 367介导的抑制p63有助于凋亡细胞的自我更新和预防胚胎干细胞和癌细胞。然而，这一矛盾观察可能是由于不足的浓度在癌组织和其他致癌存在miR-302miRNAs（肿瘤的大鹏）如miR-372 / 373，因为它已被证明超过1.1–1.3-folds miR-302水平在胚胎干细胞是必需的诱导重编程过程和预防干细胞的致瘤性[ 10 ]。
从miR-302 / 367通过CXCR-4极大地影响自我更新与胶质瘤起始细胞的浸润性能的事实判断，来确定这些miRNAs是否对炎症及起始肿瘤细胞有影响是很令人好奇的事情。CXCR-4是一种特异性基质趋化因子受体，α-趋化因子受体（SDF-1也被称为CXCL12），被赋予了[ 49 ]淋巴细胞趋化活性作用。miR-302 / 367或miR-302 / 372通过对Lefties水平的调节，逆转了TGFB阻滞剂的上皮间质转化[ 40、42 ]这调控着TGFB /Nodal途径[ 42 ]，或者通过促进E-钙粘着单边的表达和菌落的形成[ 40 ]，miR-302的作用及其作为抗癌细胞的转移制剂与miRNA的相关性仍有待澄清。
从miR-302 / 367通过CXCR-4极大地影响自我更新与胶质瘤起始细胞的浸润性能的事实判断，来确定这些miRNAs是否对炎症及起始肿瘤细胞有影响是很令人好奇的事情。CXCR-4是一种特异性基质趋化因子受体，α-趋化因子受体（SDF-1也被称为CXCL12），被赋予了[ 49 ]淋巴细胞趋化活性作用。miR-302 / 367或miR-302 / 372通过对Lefties水平的调节，或者通过促进E-钙粘着单边的表达和菌落的形成[ 40 ]，逆转了TGFB阻滞剂的上皮间质转化[ 40、42 ]这调控着TGFB /Nodal途径[ 42 ]， miR-302的作用及其作为抗癌细胞的转移制剂与miRNA的相关性仍有待证实。