专访张辰宇：食物miRNAs跨胎盘操控胎儿基因表达 2015-06-25_风闻

上个月一篇题为《南京大学惊人发现：食物miRNAs跨胎盘操控胎儿基因表达》的报道引来了部分读者的质疑，因为这一研究成果涉及一个十分重要的问题——如果我们从饮食中摄取的miRNAs真的能传递到胎儿体内，并调控胎儿基因表达，那将再一次改写我们对小分子非编码RNA的认识！这不仅更加强调了孕妇饮食的重要性，而且也提出了一种在胎儿期就可以直接进行治疗的可能性。

实验里的RNA一直是需要RNA酶抑制剂护驾才不至于降解的脆弱家伙，而这些植物miRNA怎能如此坚强地熬过蒸煮，穿越没有RNA酶抑制剂的消化道进入血液循环，甚至穿越胎儿屏障进入胎儿体内，作为一个植物界的小钢铁侠还能调控动物界的基因表达？怀揣着这许多的疑问，记者联系了南京大学生命科学学院张辰宇教授。虽然几年间我们也曾多次请教他关于miRNA研究的问题，但，要知道这个结果一旦被断章取义引用，就有可能被卷入“转基因”“反中医”等已经非理性的争议中，鉴于国内许多学者在面对争议的不表态，不赞同，不反对的“三不”态度，因此当张教授坦诚并爽快的接受了我们的请教时，我们已经感受到了张教授对他们研究组成果的自信。

正如他所说，“如果我们的发现是原创性的，重要的且也是颠覆性的，自然在开始是会引发很多争议，很正常。只要我们的结果是solid的，以后大家就会接受，并发扬光大……我们M3实验室的自勉就是：做‘配享冷猪肉’的研究，让世界和我们接轨！”

注：著名历史学家范文澜有句名言：“坐得冷板凳，吃得冷猪肉。”旧时，如果哪一个文人道德高、学问精、成就大，死后牌位便可入文，置于两庑之下，有资格分享供奉孔圣人的冷猪肉吃。这就是所谓“二冷”精神。“二冷”是相辅相成的，只有长年累月地苦学苦研，甘于寂寞，坐得住“冷板凳”，才能在道德文章上出类拔萃，成果显赫，最后吃得上祭孔的“冷猪肉”。“做‘配享冷猪肉的研究’首先一个前提是有用、而且在历史上能够流传下去、有重大影响的研究。其次就是不怕做冷板凳，不能浮躁、急于求成。”

想常人之不敢想，做常人之不敢做

2012年，也就是张辰宇教授回国的第九个年头，他们研究组发现了miRNA这种小分子的一个大秘密：植物微小核糖核酸（microRNA）可以通过日常食物摄取的方式进入人体血液和组织器官。并且一旦进入体内，它们将通过调控人体内靶基因表达的方式影响人体的生理功能，进而发挥生物学作用。

用简单的话来说就是，食物中包含的miRNA会对我们人体产生影响。这一发现一时间激起千层浪，首先是著名科普杂志Discover发表了题为“您吃什么会影响您的基因发挥作用”的介绍文章，之后Nature杂志也做了特别推荐。

然而当时大家没有注意到的是，在研究中，张教授研究组还发现在胎牛血清中也有几十种植物的microRNA存在，“实际上在开始时，我是不愿意放胎牛血清结果到2012年的文章里的，这完全是提醒别人去研究，但现在看起来，大家完全忽略了这个结果的意义，”张教授半开玩笑半认真地说。

对于这样很容易让人“失之交臂”的重要发现，一个世纪前的弗莱明没有错过，他由此发现了青霉素，同样张教授研究组也没有放过，他们在此基础上，想了常人之不敢想，也做常人之不敢做——他们通过多项实验证明了，外源性植物miRNAs以及人工合成的siRNAs可通过胎盘转移，直接调控胎儿的基因表达。

这项最新的研究分成了三个步骤，首先张教授等人在人类的脐带血、羊水和动物胎儿中检测到了一定水平的外源植物miRNAs，其次他们发现当喂给孕鼠金银花水煎液（外源植物microRNAs浓度为食物中的生理浓度）时，在胎肝中检测到了显著水平的植物MIR2911。最后他们也喂给孕鼠人工合成的甲胎蛋白(Alpha-fetoprotein,AFP) siRNA，证实可显著降低AFP mRNA和蛋白质水平。

张教授解释道，“在我们2012年那篇Cell Research证实食物中的microRNA可被动物胃肠道吸收，并跨界调控动物基因的论文中，我们已经发表了一个结果：在胎牛血清中有几十种植物的microRNA存在。在排除了一系列false positive的可能性后，胎牛血清中的几十种植物microRNA的来源只能是怀孕母体食物中由来的。那时就有了假说：母体的extracellular RNA（包括母体自身产生内源性的和外源性的（食物中的和微生物产生的））可通过胎盘，通过调节胎儿的基因，影响胎儿的宫内及出生后的生长发育及疾病的发生发展。由于母亲自身产生内源性microRNA与胎儿自身的不能区分，于是就像12年的发表论文一样，先从外源性食物中的植物microRNA入手，来证明我们的假说。”

从研究意义上来说，这项最新研究有多个首发性重要意义：这是第一次证实了，小RNAs可以通过哺乳动物胎盘直接调控胎儿基因，由此可能也影响了胎儿的发育；这也揭示出了在妊娠过程中，母亲的小分子非编码RNAs参与胎儿表观遗传调控的可能性。也就是说，母亲的病理状态将可以导致自身异常的内源性miRNA谱，这将会影响胎儿的健康，因此从相反的角度来说，这也首次提出了一种在子宫内治疗胎儿疾病的全新潜在治疗策略。

大胆假设，小心求证

毫无疑问，这一发现不仅颠覆了此前关于核酸不能通过哺乳动物胎盘的传统观点，而且也将会令孕妇饮食与胎儿疾病研究领域打开一个全新的局面。

当然这些都取决于一个关键的问题，证据是否充分？对此张教授并不担心，他表示这项研究“我们先发现了现象，然后根据现象提出假说并设计实验证明之。”

记者：第一个问题就是食物中的miRNAs是如何穿过胃部的恶劣环境，被动物消化系统吸收，并被输送到靶细胞和靶组织的？

张教授：“食物中的miRNAs是如何被动物消化系统吸收是我们6年前一发现这个现象就开始的机理研究，也是国家自然科学基金委特别资助的“变革性重大课题”中最主要的内容之一。我们已经发现并证明的特异性的transporter，论文正在投稿中，不久大家就可以看到了。”

记者：那么如何区分植物性miRNA和鼠内源性miRNA的呢？

张教授：“在2012年的论文里我们已经讨论过，植物的microRNA没有100%与动物基因组（还不仅仅只是与动物的microRNA不一样的序列）一样的核酸序列，如果深度测序时发现的序列与已经报道的植物的某种microRNA的序列100%一样，那就是植物来源的，如MIR168，MIR156，MIR2911等等。”

记者：这些miRNA的半衰期有多长呢？

张教授：“这些食物中的miRNAs被吸收后，在细胞内再被包裹进微小囊泡后，被分泌至循环中，因此和内源性分泌型miRNA同样。”

记者：您是否考虑过通过示踪标记证明它们呢？

张教授：“在我们今年年初发表的金银花（honeysuckle）中的植物MIR2911可以直接靶向多种流感病毒mRNA，从而抑制病毒复制的论文里，有口服荧光标记的MIR2911的示踪结果。”

注：这是十分有力的可靠证据，通过标记完整充分地证明了小分子RNAs穿过消化道，进入人体血液的过程。

记者：这些小分子RNAs对胎儿的影响，与对母体的影响相同吗？两者之间存在何种关联？

张教授：“有些应该是相同的，这是一个非常好的问题，但我们还没有确切的答案。”

记者：这项研究在人脐带血、羊水和动物胎儿中检测到了外源植物miRNAs，具体数目是多少呢？之后您的研究组又进行了哪些实验呢？

张教授：“我只能说数目很多，无论是深度测序，Northern Blot还是qRT-PCR，都是不同的同学，用不同的样本，在不同的时间独立做的，都是阳性。在这篇论文里，我们还做了当喂给孕鼠金银花水煎液（外源植物microRNAs浓度为食物中的生理浓度）时，在胎肝中检测到了显著水平的植物MIR2911。最后，他们喂给孕鼠人工合成的甲胎蛋白(Alpha-fetoprotein,AFP) siRNA，证实可显著降低AFP mRNA和蛋白质水平。他们还进一步证实，MV驱动的小RNAs可以通过胎盘。至于现在我们们正在进行的相关研究就太多了，无法一一列举了。”

最后张教授总结道，“如果我们的发现是原创性的，重要的且也是颠覆性的，自然在开始是会引发很多争议，很正常。只要我们的结果是solid的，以后大家就会接受，并发扬光大。”

当然，挺转的自然是不知道microRNA是什么，更不可能知道Northern Blot是什么技术。