药物靶标miRNA：方法和方案——Drug Target miRNA: Methods and Protocols
作 者：Marco F. Schmidt
出版社: Humana Press
ISBN: 978-1-4939-6561-8
索书号：Q522/D794/2017/Y
藏书地点：武大外教中心
第一个miRNA Lin-4于1993年由Lee等人发现，Lin-4是线虫体内能时序调控胚胎后期发育的基因，7年后Reinhart等人同样又在线虫中发现了第二个开关基因Let-7。近年来，随着生物信息学的发展、各种实验技术的改进和物种基因数据库的建立，多个研究小组又在狗、鸡、小鼠和人等物种中找到了上千个相似的小RNA分子，这些小RNA分子被统称为microRNA，简称miRNA。
microRNA (miRNA)是一类内生的、长度约为20-24个核苷酸的小RNA，其在细胞内具有多种重要的调节作用。每个miRNA可以有多个靶基因，而几个miRNA也可以调节同一个基因。这种复杂的调节网络既可以通过一个miRNA来调控多个基因的表达，也可以通过几个miRNA的组合来精细调控某个基因的表达。据推测，miRNA调节着人类三分之一的基因。最近的研究表明大约70%的哺乳动物miRNA是位于TUs区(transcriptionunits，TUs)，且其中大部分是位于内含子区。一些内含子miRNA的位置在不同的物种中是高度保守的。miRNA不仅在基因位置上保守，序列上也呈现出高度的同源性。miRNA高度的保守性与其功能的重要性有着密切的关系。
microRNA的合成始于RNA聚合酶Ⅱ的转录过程，通常其编码基因位于内含子区域并有自己的启动子区。伴随着长转录本的产生，Drosha，一种类型ⅢRNase，同辅因子蛋白DGCR8形成复合体后结合于pri-miRNA上。Drosha上的两个RNase结构域对pri-miRNA 3’及5’末端进行切割，产生发夹状的pre-miRNA。随后，在exportin 5-RNA•GTP复合体介导下，pre-miRNA完成核质转移过程。在细胞质中，一种称为Dicer的核酸酶与TRBP共同结合在pre-miRNA上并切割掉末端的环状区域形成双链RNA片段，后者随即被组合至RISC复合体中。AGO蛋白会对两条链进行选择，并选择其中一条形成有活性的RISC复合体，发挥其多样性的调控功能。
随着对miRNA的深入研究，人们发现miRNA主要有以下的特点：
（1）miRNA广泛存在于真核生物中，本身不具有开放阅读框（open read frame），和许多功能性RNA降解片段不同，成熟的miRNA的5’端带有一磷酸基团，3’端为羟基。
（2）miRNA基因在基因组上的排列不是随机的，一些同源的miRNA往往会以基因簇的形式存在，并行使相似的功能。
（3）miRNA具有保守性，例如在两种线虫c.elegans和c.briggase的体内，85%的miRNA都是保守的，人类的miRNA大部分也可以在小鼠体内找到，因此保守性也被认为是计算预测miRNA的重要依据之一。
（4）在生物的不同组织中有不同的miRNA，生物发育的不同阶段有不同的miRNA的表达，即miRNA有特异性和时序性的特点。
成熟的miRNA以办通过作用于相应的靶mRNA的3’端非编码区（3’UTR）从而下调基因的表达。进一步的研究表明，人类全部基因的三分之一都受到miRNA的调控，miRNA分子被认为是基因调控网络中的核心成分。miRNA的功能涉及生理和病理过程的各个方面，不仅参与了生物早期发育、细胞增殖死亡、细胞分化、脂肪代谢等诸多生物过程，它还与癌症有着密切的关系。
对miRNA作用机制的研究表明，研究者普遍认为miRNA通过两种独立而且截然不同的作用方式来下调靶基因的表达：mRNA降解和mRNA翻译抑制。目前对于microRNA如何诱导mRNA的降解病区明确的结论，主要有以下两种不同的观点：（1）普通的mRNA降解机制，该观点认为miRNA起了一个向导作用，并不直接通过AGO蛋白降解mRNA，只是标记并把需要讲解的mRNA送到普通的mRNA降解机制中。（2）miRNA介导的mRNA降解需要多种相关的酶和复合物参与，比如Argonaute蛋白的参与，脱腺苷酶复合物、脱帽酶和几种脱帽活化因子可能参与了miRNA介导的mRNA降解。而对于miRNA介导的mRNA翻译抑制机制，目前有以下四种观点：翻译起始抑制、翻译起始后抑制、新肽链的降解以及翻译的提前终止。
在人体中，miRNA的生成受到严格的信号通路调控，其中涉及到四类至关重要的酶分子，分别是Drosha、exportin 5、Dicer及AGO2。在很多类型的肿瘤中，包括神经母细胞瘤、卵巢癌、肾母细胞瘤等都发现了这几类酶发生了关键位点突变。
miRNA如此复杂而又精细的调节机制，使得整个信号通路在多种病理过程中成为很有希望的治疗药物(通常以miRNA类似物形式出现)或药物治疗的靶点(通常以antimiRs形式出现)。与此同时，RNA分子输送技术的提高，也使得基于miRNA的疾病治疗方案变得更加现实。
药物研发的基础在于对病理过程分子机制的深入理解。miRNA相关药物的研发也需要基于对患者样本进行深入系统的分析，并通过体内外模型阐明靶标miRNA与疾病间的生物学关系及发病机制。目前有很多的公共的数据库可供检索，能够查询到不同患者正常及病变组织中基因组学及蛋白质组学的相关数据。通过数据库分析与实验验证结合，可确定一些有希望的miRNA候选。接下来主要的挑战性工作包括对体内应用的miRNA类似物及antimiRS进行化学修饰以增加其稳定性，以及选择优化药物输送体系。
对于基于核苷酸的药物而言，其在体内发挥作用的最大障碍在于核酸酶的降解作用及内吞过程中药物分子从内吞体的逃逸。通过化学修饰，如增加2’甲氧基及LNAs等技术，可以提高药物分子的稳定性，延长其半衰期。除了通过化学修饰增加稳定性外，胶囊技术的拓展，也可以提高药物分子的输送效率。常用的输送系统包括脂质纳米粒，如中性脂肪乳剂或靶向部分连接的树状大分子复合物。对于药物输送系统，最大的挑战性在于潜在的免疫刺激作用及对病变区域靶向特异性的缺失。
《药物靶标miRNA：方法和方案》一书于2017年由Humana Press出版，其作者是Marco F. Schmidt。
《药物靶标miRNA：方法和方案》一书提供了最近开发药物靶标miRNA的方法和技术讨论，以期帮助克服miRNA药物发现中的挑战，例如药效学和药代动力学困难。该书策略涵盖了针对miRNA的反义药物，这些药物应用于高级配方或经化学优化以增加递送效率；小分子miRNA调节剂，以克服反义代理的局限性；miRNA成熟的一般增强子; 和Argonaute 2蛋白及其药代动力学参数。
《药物靶标miRNA：方法和方案》一书内容充实详尽，语言通俗易懂，此外，还具有以下特点：
1、本书各章节是包括一系列分子生物学成功的方法案例，不仅介绍了各章节主题的介绍，还附有必要的材料、试剂的列表清单，以及易于重复的实验方案，为读者提供了详细的操作指南。
2、在本书的最后，将出现的专业词汇一一罗列出来，大大地方便了大家阅读过程的检索。
3、书中还包含了大量的图片说明，更加形象、直观，有助于读者短时间理解相关知识。
总之，《药物靶标miRNA：方法和方案》作为一本介绍药物靶标miRNA的专业书籍，为相关人员提供了清晰的研究方法指导，是一本十分值得推荐的专业书籍。
目录
1. MiRNA靶向药物：下一个大片？
2.使用DIANA Tools Online Suite对miRNA进行功能分析
3.抗miRNA寡核苷酸的非核苷酸修饰
4.寡核苷酸与miRNA-Argonaute复合物体外定量的定量
5.用体内miRNA / Argonaute复合物测定抗miR结合
6.竞争性基于Argonaute的RNA免疫沉淀用于研究抗miR的转录组学反应
7.用miRNA Polysome Shift测定法评估抗miR药理学
8.评估miR-34a模拟物与其他治疗药物在培养的非小细胞肺癌细胞中的协同作用
9.评估miRNA抑制剂对先天性免疫Toll样受体的脱靶效应
10.靶向miRNA生物发生的多模小分子的设计：合成和体外评估
11.建立miRNA小分子调节剂预测模型的机器学习方法及其在分子数据库虚拟筛选中的应用
12.通过文库筛选鉴定微小RNA的小分子调节剂
13.通过生物信息学和高效高通量筛选方法快速生成miRNA抑制剂
14.基于肽的miRNA引导的基因沉默的抑制
15.针对Argonaute 2的miRNA结合域的小分子：从计算机辅助分子设计到RNA免疫沉淀
16.表面等离子体共振：鉴定小分子Argonaute 2蛋白质结合物的有用策略
17.miRNA-Argonaute 2蛋白质复合物的拮抗剂：抗miR-AGO
18.使用计算方法阐明人类Argonaute和miRNA之间分子识别的机制
19.Argonaute 2蛋白靶向RNA结合和切片的动力学分析
20.用于基于FRET的生物分析的Argonaute的位点特异性荧光标记
21.用于表征miRNA-Argonaute复合物反应途径的单分子荧光能量转移分析