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SARS-CoV-2感染的临床信息microRNAs

已有 785 次阅读 2023-10-4 09:59 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

SARS-CoV-2感染的临床信息microRNAs

COVID-19是由冠状病毒SARS-CoV-2引起的呼吸道感染。新冠肺炎大流行给全人类带来了重大的健康问题。尽管人们已经做了各种尝试来阐明冠状病毒增殖过程中所涉及的途径，但我们对COVID-19致病发展的理解仍存在显著差距。

miRNA是一种非编码的微小RNA，通过抑制基因的转录活性在各种生物活动中发挥重要作用。它们由长度为18-24个核苷酸的RNA分子组成。最近，miRNA被认为是病毒感染的重要调节因子。不仅病毒miRNA，宿主miRNA对SARS-CoV-2感染也具有宝贵的诊断和治疗潜力。根据这些信息，有必要对SARS-CoV-2感染的临床信息miRNA进行分析。

近来，Ergün等人从五个方面对SARS-CoV-2感染的临床信息microRNAs进行分析

1. 与SARS-CoV-2感染易感性相关的miRNA

在SARS-COV-2感染期间，其他分子和miRNA的相互作用可能是病毒进入宿主的一个重要问题。宿主miRNA可以通过两种重要方式与病毒的感染周期相互作用:一种是通过互补碱基配对与病毒基因组结合，阻止病毒翻译;另一种是稳定基因组，甚至增加病毒复制。根据这一观点，病毒可能进化为利用宿主有利的miRNA，而突变宿主翻译抑制miRNA的互补区域。其中一项研究访问了UTR中的SARS-CoV-2变异及其对miRNA串扰的影响，并展示了miR-34b-5p、miR-3664-5p、miR-9-5p和miR-4701-3p(以及RNA结合蛋白)如何与SARS-CoV-2的3端UTR变体互作。此外，miR-9被人冠状病毒OC43隔离，导致NF-κB过表达。有趣的是，Das等人报道miR-27b对印度人群是特异性的，甚至是结合性的进入SARS-CoV-2印度菌株的突变域，并具有抗病毒作用。由于病毒突变率较高，这类研究对于了解病毒的进化和miRNA介导具有重要意义。

2. 具有治疗SARS-CoV-2感染潜力的miRNA

已经观察到这些miRNA在影响病毒感染预后的许多调节作用中发挥重要作用。miRNA可能在ACE2受体表达的增加和减少中起作用。与使用miRNA对抗SARS-CoV-2感染的有害后果相关。第一个miRNA于1993年被发现，大约十年后，病毒起源的miRNA被提出。2007年，Watanabe等人针对228种人类感染病毒基因组评估了470个可用的人类miRNA靶点。在这项全面的研究中，他们发现在470个miRNA中，388个被认为是针对病毒基因组的。其中许多针对多种病毒。到目前为止，miRBase (https://mirbase.org/)中已经列出了2654个人类miRNA。它们中的许多在宿主-病毒相互作用中具有重要作用，并且更有可能具有治疗潜力。在病毒基因组3端UTR转录的一个或多个miRNA靶点是病毒翻译抑制的潜在信号。Gasparello等人列出了89种靶向白细胞介素的miRNA，其中，miR-21-5p、miR-155-5p、miR-34a-5p、miR-429、miR-7-5p靶向所有三种白细胞介素，23个miRNA靶向两种白细胞介素，其余的靶向任何一种白细胞介素(图1)。

图1 microRNA在COVID-19期间细胞因子风暴中的作用

3. 有助于抵抗SARS-CoV-2感染的miRNA

宿主miRNA可以通过阻断病毒扩散所需的靶标途径和病毒渗透和复制所需的其他重要途径，在抑制病毒对宿主系统的攻击方面具有良好的组织功能。例如，miR-155被证明通过血红素加氧酶-1诱导刺激抗病毒干扰素反应并下调类似的BACH1途径来抑制登革热病毒复制。此外，最近在4例患有严重COVID-19的年轻男性患者中发现了罕见的X染色体T细胞样受体7诱导I型和II型干扰素产生的免疫系统相关衰竭的潜在功能丧失形式。对I型和II型干扰素的反应与诱导早期免疫反应以清除SARS-CoV-2和抑制COVID-19的进展有关，因此miR-155过表达的存在可能通过诱导I型和II型干扰素的产生来提供对SARS-CoV-2感染的抗性，或者可能作为免疫系统激活对抗SARS-CoV-2的潜在生物标志物提供信息信号。此外，一项研究通过构建A549(低SARS-CoV-2传染性)和Huh7(高SARS-CoV-2传染性)的miRNA分析数据表明，多种miRNA可能在调节病毒传染性方面具有直接作用。研究小组发现，miR-23a、miR-23b、miR-29a和miR-29c在低传染性的细胞系(原代肺成纤维细胞和A549)中表达上调，而在高传染性的细胞系(Huh7和Calu-3)中表达下调。由此可以推断，miR-23a、miR-23b、miR-29a和miR-29c过表达使细胞对SARS-CoV-2感染的抵抗力增强。此外，根据一项功能富集研究，miR-34a-5p、miR-26a-5p和miR-29b-3p被定义为病毒疾病中包含的mRNA靶点的调节剂。与对照组(n = 10)相比，新冠肺炎患者肺活检(n = 9)中检测到定义的miRNA下调(p < 0.01 - 0.0001)。总之，这些发现表明miR-34a-5p、miR-26a-5p和miR-29b-3p的上调为抵抗SARS-CoV-2感染提供了信号。在另一项研究中，观察到五种miRNA (hsa-miR-196a-13p、hsa-miR-16-5p、hsa-miR-15b-5p、hsa-miR-15a-5p和hsa-miR-195-5p)经常与SARS-CoV-2、中东呼吸综合征冠状病毒和SARS-CoV结合。分析了这些miRNA在SARS-CoV-2感染的仓鼠肺组织中的表达谱。过表达的hsa-miR-195-5p通过刺激细胞周期阻滞和抑制感染细胞不受控制的繁殖作为宿主免疫反应触发细胞凋亡，而下调hsa-miR-15b-5p可通过抑制细胞凋亡和刺激感染细胞的繁殖促进SARS-CoV-2逃避宿主免疫防御机制。因此，hsa-miR-195-5p的下调和hsa-miR-15b-5p的过表达为抵抗SARS-CoV-2感染提供了信号。

4. miRNA作为SARS-CoV-2感染者临床预后恶化的潜在指标

真核miRNA影响病毒的生命周期（复制和促进）以及病毒感染的传播。宿主miRNA表达水平的改变也可能显著改变细胞抗病毒反应。作为早期事件，SARS-CoV-2攻击和破坏T淋巴细胞并激活免疫反应，这也导致感染细胞凋亡。SARS-CoV-2进入细胞是由病毒刺突S糖蛋白和ACE2相互作用决定的，ACE2是病毒进入细胞的受体，该反应由TMPRSS2陪同并催化。在疾病进展过程中，病毒颗粒突破内皮屏障，导致组织氧合降低，导致缺氧，可导致多种并发症和死亡。表1列出了可能与不良结果相关的候选miRNA。

表1 候选microRNA水平改变可能与COVID-19严重程度相关

5. miRNA作为SARS-CoV-2感染个体更好临床结果的潜在指标

尽管已知宿主和SARS-CoV-2衍生的miRNA在COVID-19的病理生理发展中发挥重要作用，但它们的贡献不足以为COVID-19的治疗和预防提供重要和直接的支持。需要对SARS-CoV-2编码的miRNA进行额外的研究，以分析其在COVID-19诊断、预后和治疗中的用途。

miRNA可能提供关于SARS-CoV-2感染易感性、对SARS-CoV-2感染的治疗潜力、对SARS-CoV-2感染的耐药性、SARS-CoV-2感染个体的临床预后较差以及疾病对SARS-CoV-2感染个体危害较小的潜在指标的临床关键信息。后续需进一步研究具有令人满意的统计能力，以准确评估miRNA在临床目的中的潜在用途。最新研究表明，miRNA具有作为治疗和诊断生物标志物的潜力。因此，它们的发现和确认对于开展COVID-19感染诊断和临床分析至关重要。此外，如上所述，miRNAs介导了不同的生物学功能和COVID-19诱导的肺部疾病。因此，通过探索这种关联，研究人员和科学家可以利用miRNA和miRNA相互作用基因来克服COVID-19。

参考文献

[1] Ergün S, Sankaranarayanan R, Petrović N. Clinically informative microRNAs for SARS-CoV-2 infection. Epigenomics. 2023 Jul;15(13):705-716. doi: 10.2217/epi-2023-0179.

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC