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质疑“植物miRNA可进入人体血液”实验遭驳

已有 11305 次阅读 2013-8-7 19:42 |系统分类:观点评述| 植物miRNA, 张辰宇, 跨界调控

 

2013年6月,南京大学生命科学学院院长张辰宇教授被邀请到瑞典为诺贝尔医学和生理学奖评审委员会以及来自世界各地的40位顶尖科学家做报告。

   报告的内容是关于他的实验课题组的一项“惊人”发现:植物中的某些微小核糖核酸(microRNA,即miRNA)可以通过日常食物摄取方式进入人体血液和组织器官,然后通过调控人体内靶基因表达的方式影响人体的生理功能。也就是说,来自植物细胞中的物质在跨界影响甚至调控动物的生理功能。显然,这严重违背人体生理学常识。

在受到斯德哥尔摩这个笼罩在特殊光环下的城市礼遇的同时,张辰宇实验组“匪夷所思”的研究结果一直受到国内外同行甚至非同行的激赏、质疑或者观望。与此同时,国内外研究者的迅速跟进,也缔造了一个关于miRNA的研究热点。这些实验组希望验证或驳斥张辰宇的研究,无论哪一种结果,都将引起生命科学界的瞩目。最近,接连发表在RNA Biolog上的2篇研究结果向张辰宇实验组“宣战”了:他们做了类似实验,并没有得到相同的结果,这会不会意味着张辰宇实验组的研究存在着尚未被发现的巨大隐患或技术漏洞?不过,这些被拿来质疑上述“惊人”发现的研究结果,在张本人看来存在一定问题。他告诉《科技导报》,目前的所谓“质疑”存在很多“硬伤”,严格来说只是一些设计上存在问题的初步实验。不过,他很欢迎国内外同行重复其研究发现,哪怕是一些阴性结果也是好的,这本身就说明了本发现的复杂性及重要性。张认为,经过严密设计的实验检测及验证,本发现终将获得认同及拓展。

        一个新的研究热点

张辰宇这项惊人的发现,起源于其实验组2007年开始的一项关于血清中是否存在miRNA的研究,这个命题源于张对肿瘤形成与miRNA关系的推测。此前,科学界认为,人体血清中含有许多RNA降解酶,不可能有完整RNA存在。

很快,实验组经实验验证了miRNA在血清中的存在,且miRNA之所以能从细胞进入到血清中,是因为细胞将被微小囊泡包裹的miRNA分泌到了循环系统中或细胞外。除了预定结果,更令人惊讶的发现是,实验组将人体血清中所有miRNA深度测序后确认,有一部分竟然属于外源性的植物miRNA!这怎么可能?

实验组很快展开了大量实验,最终在中国东部人群的血清、血浆中,发现并确证了30-50种具有完整序列的、并有较高浓度(与一些具有功能的内源性miRNA相同浓度)的外源性植物miRNA;并可通过小鼠胃肠道,被完整地吸收并被运输到相应的靶组织和靶细胞中。其中最为典型的是,稻米中的一种miRNA——miR168被完整吸收后,在靶组织(肝脏)内可跨界调控动物的基因(LDLRAP1)翻译,进而影响摄食者的生理或病理生理。

实验组认为,这些发现揭示了某些食物中的外源性植物miRNA可被人体完整吸收,作为以前未知的活性分子,调节和影响摄食者的生理或病理生理。这是一项违背生理学常识的发现,但一经验证,意义非凡,因此不仅迅速引起轩然大波,并且缔造了一个研究热点。

目前很多国际同行在做跟进和拓展研究。据张辰宇介绍,美国Baylor医学院的Kendal D. Hirschi教授发起成立了一个由来自各个国家的相关研究人员组成的联盟,来重复和拓展张辰宇实验组的发现;美国耶鲁大学的Askenase Philip教授向张发出了合作邀请;美国国立卫生研究院2013年还以张实验组的发现作为其主要立项依据之一,设立了一个关于细胞外RNA通讯交流的“Common Fund”,其中就有一项要求做食物中外源性miRNA的吸收机制研究。

    2项结果不同实验被批存硬伤

张辰宇实验组研究结果广受关注,生命科学界翘首等待其他同行的跟进实验。不过,最新发布的2项同类实验却没有得到相同结果。较受关注的是2013年7月,约翰·霍普金斯大学的助理教授Ken Witwer发表在RNA Biolog的研究报告。

Ken Witwer在实验中给猕猴喂食豆制品,并在不同时段对猕猴进食前后血液进行植物miRNA检测分析后发现,虽然观察到一些植物miRNA低水平扩增,但并不稳定,miRNA的扩增不符合植物miRNA与饮食摄入量的线性因果关系。猕猴喝冰沙之前的血液样本中也发现了同样的miRNA,Ken Witwerr甚至推测,这些miRNA可能是猕猴自身的基因片段,只是这些片段与植物miRNA足够相似。

虽然这篇文章在网络上被认为是“攻击”张辰宇实验组研究结果的最有力依据,但有趣的是,这篇文章的审稿人之一竟然是张辰宇本人,“我非常熟悉这篇文章”,张辰宇认为,这项实验的研究者只在2只实验动物中检测了5种植物的miRNA,样本量太小,而且张辰宇强调,并不是所有食物中的外源性植物miRNA可以被完整吸收,所以挑选哪些植物miRNA进行检测显得至关重要。他们自己的实验组则是在2000多种植物miRNA中确认了30-50种miRNA以较高浓度存在于人体血清中,并发现了其中几种具有生物功能。

张辰宇告诉《科技导报》,另外一项与其实验组结果不符的类似研究来自哈佛大学一实验组,结果也发表于RNA Biolog,他认为这篇文章也存在问题,比如该实验同样检测了较少数量的植物miRNA。

但张辰宇同样认为,这些验证实验是非常有必要的,对于一个全新的研究领域,其未知的问题比较多,方法学也不成熟,只有经过不断的探索和尝试,“摸石头过河”,才能最终将理论完善,将机制阐明。

                          最该受“争议”的反而关注较少

张辰宇实验组关于外源性植物miRNA可以通过日常食物摄取方式进入人体血液和组织器官,然后通过调控人体内靶基因表达的方式影响人体的生理功能的发现,是他系列发现的第3环。该系列发现的基础,即第1环是他2008年发表在Cell Research上的研究报告,人与动物的循环系统中存在外源性miRNA;第2环则是食物中外源性植物miRNA能被完整地吸收。这3点是否真正成立也正是目前张辰宇实验组所受争议的集中之处。

但是张辰宇认为,与这些争议相比,其背后的基础才是最应该受到“争议”或者说关注的,即miRNA是否真的能稳定存在于血清和组织中?“人的血清中含有许多RNA降解酶,按常理不应有完整的RNA存在,事实却是我们检测到了,但miRNA为什么能稳定存在于血清和组织中?这个问题的机制尚不明确。我们欢迎不同意见,只是希望这个问题能得到更多讨论。”,张辰宇告诉《科技导报》。

 

 



转基因问题
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