專訪張辰宇：食物miRNAs跨胎盤操控胎兒基因表達 2015-06-25_風聞

上個月一篇題為《南京大學驚人發現：食物miRNAs跨胎盤操控胎兒基因表達》的報道引來了部分讀者的質疑，因為這一研究成果涉及一個十分重要的問題——如果我們從飲食中攝取的miRNAs真的能傳遞到胎兒體內，並調控胎兒基因表達，那將再一次改寫我們對小分子非編碼RNA的認識！這不僅更加強調了孕婦飲食的重要性，而且也提出了一種在胎兒期就可以直接進行治療的可能性。

實驗裏的RNA一直是需要RNA酶抑制劑護駕才不至於降解的脆弱傢伙，而這些植物miRNA怎能如此堅強地熬過蒸煮，穿越沒有RNA酶抑制劑的消化道進入血液循環，甚至穿越胎兒屏障進入胎兒體內，作為一個植物界的小鋼鐵俠還能調控動物界的基因表達？懷揣着這許多的疑問，記者聯繫了南京大學生命科學學院張辰宇教授。雖然幾年間我們也曾多次請教他關於miRNA研究的問題，但，要知道這個結果一旦被斷章取義引用，就有可能被捲入“轉基因”“反中醫”等已經非理性的爭議中，鑑於國內許多學者在面對爭議的不表態，不贊同，不反對的“三不”態度，因此當張教授坦誠並爽快的接受了我們的請教時，我們已經感受到了張教授對他們研究組成果的自信。

正如他所説，“如果我們的發現是原創性的，重要的且也是顛覆性的，自然在開始是會引發很多爭議，很正常。只要我們的結果是solid的，以後大家就會接受，併發揚光大……我們M3實驗室的自勉就是：做‘配享冷豬肉’的研究，讓世界和我們接軌！”

注：著名歷史學家范文瀾有句名言：“坐得冷板凳，吃得冷豬肉。”舊時，如果哪一個文人道德高、學問精、成就大，死後牌位便可入文，置於兩廡之下，有資格分享供奉孔聖人的冷豬肉吃。這就是所謂“二冷”精神。“二冷”是相輔相成的，只有長年累月地苦學苦研，甘於寂寞，坐得住“冷板凳”，才能在道德文章上出類拔萃，成果顯赫，最後吃得上祭孔的“冷豬肉”。“做‘配享冷豬肉的研究’首先一個前提是有用、而且在歷史上能夠流傳下去、有重大影響的研究。其次就是不怕做冷板凳，不能浮躁、急於求成。”

想常人之不敢想，做常人之不敢做

2012年，也就是張辰宇教授回國的第九個年頭，他們研究組發現了miRNA這種小分子的一個大秘密：植物微小核糖核酸（microRNA）可以通過日常食物攝取的方式進入人體血液和組織器官。並且一旦進入體內，它們將通過調控人體內靶基因表達的方式影響人體的生理功能，進而發揮生物學作用。

用簡單的話來説就是，食物中包含的miRNA會對我們人體產生影響。這一發現一時間激起千層浪，首先是著名科普雜誌Discover發表了題為“您吃什麼會影響您的基因發揮作用”的介紹文章，之後Nature雜誌也做了特別推薦。

然而當時大家沒有注意到的是，在研究中，張教授研究組還發現在胎牛血清中也有幾十種植物的microRNA存在，“實際上在開始時，我是不願意放胎牛血清結果到2012年的文章裏的，這完全是提醒別人去研究，但現在看起來，大家完全忽略了這個結果的意義，”張教授半開玩笑半認真地説。

對於這樣很容易讓人“失之交臂”的重要發現，一個世紀前的弗萊明沒有錯過，他由此發現了青黴素，同樣張教授研究組也沒有放過，他們在此基礎上，想了常人之不敢想，也做常人之不敢做——他們通過多項實驗證明了，外源性植物miRNAs以及人工合成的siRNAs可通過胎盤轉移，直接調控胎兒的基因表達。

這項最新的研究分成了三個步驟，首先張教授等人在人類的臍帶血、羊水和動物胎兒中檢測到了一定水平的外源植物miRNAs，其次他們發現當餵給孕鼠金銀花水煎液（外源植物microRNAs濃度為食物中的生理濃度）時，在胎肝中檢測到了顯著水平的植物MIR2911。最後他們也餵給孕鼠人工合成的甲胎蛋白(Alpha-fetoprotein,AFP) siRNA，證實可顯著降低AFP mRNA和蛋白質水平。

張教授解釋道，“在我們2012年那篇Cell Research證實食物中的microRNA可被動物胃腸道吸收，並跨界調控動物基因的論文中，我們已經發表了一個結果：在胎牛血清中有幾十種植物的microRNA存在。在排除了一系列false positive的可能性後，胎牛血清中的幾十種植物microRNA的來源只能是懷孕母體食物中由來的。那時就有了假説：母體的extracellular RNA（包括母體自身產生內源性的和外源性的（食物中的和微生物產生的））可通過胎盤，通過調節胎兒的基因，影響胎兒的宮內及出生後的生長發育及疾病的發生發展。由於母親自身產生內源性microRNA與胎兒自身的不能區分，於是就像12年的發表論文一樣，先從外源性食物中的植物microRNA入手，來證明我們的假説。”

從研究意義上來説，這項最新研究有多個首發性重要意義：這是第一次證實了，小RNAs可以通過哺乳動物胎盤直接調控胎兒基因，由此可能也影響了胎兒的發育；這也揭示出了在妊娠過程中，母親的小分子非編碼RNAs參與胎兒表觀遺傳調控的可能性。也就是説，母親的病理狀態將可以導致自身異常的內源性miRNA譜，這將會影響胎兒的健康，因此從相反的角度來説，這也首次提出了一種在子宮內治療胎兒疾病的全新潛在治療策略。

大膽假設，小心求證

毫無疑問，這一發現不僅顛覆了此前關於核酸不能通過哺乳動物胎盤的傳統觀點，而且也將會令孕婦飲食與胎兒疾病研究領域打開一個全新的局面。

當然這些都取決於一個關鍵的問題，證據是否充分？對此張教授並不擔心，他表示這項研究“我們先發現了現象，然後根據現象提出假説並設計實驗證明之。”

記者：第一個問題就是食物中的miRNAs是如何穿過胃部的惡劣環境，被動物消化系統吸收，並被輸送到靶細胞和靶組織的？

張教授：“食物中的miRNAs是如何被動物消化系統吸收是我們6年前一發現這個現象就開始的機理研究，也是國家自然科學基金委特別資助的“變革性重大課題”中最主要的內容之一。我們已經發現並證明的特異性的transporter，論文正在投稿中，不久大家就可以看到了。”

記者：那麼如何區分植物性miRNA和鼠內源性miRNA的呢？

張教授：“在2012年的論文裏我們已經討論過，植物的microRNA沒有100%與動物基因組（還不僅僅只是與動物的microRNA不一樣的序列）一樣的核酸序列，如果深度測序時發現的序列與已經報道的植物的某種microRNA的序列100%一樣，那就是植物來源的，如MIR168，MIR156，MIR2911等等。”

記者：這些miRNA的半衰期有多長呢？

張教授：“這些食物中的miRNAs被吸收後，在細胞內再被包裹進微小囊泡後，被分泌至循環中，因此和內源性分泌型miRNA同樣。”

記者：您是否考慮過通過示蹤標記證明它們呢？

張教授：“在我們今年年初發表的金銀花（honeysuckle）中的植物MIR2911可以直接靶向多種流感病毒mRNA，從而抑制病毒複製的論文裏，有口服熒光標記的MIR2911的示蹤結果。”

注：這是十分有力的可靠證據，通過標記完整充分地證明了小分子RNAs穿過消化道，進入人體血液的過程。

記者：這些小分子RNAs對胎兒的影響，與對母體的影響相同嗎？兩者之間存在何種關聯？

張教授：“有些應該是相同的，這是一個非常好的問題，但我們還沒有確切的答案。”

記者：這項研究在人臍帶血、羊水和動物胎兒中檢測到了外源植物miRNAs，具體數目是多少呢？之後您的研究組又進行了哪些實驗呢？

張教授：“我只能説數目很多，無論是深度測序，Northern Blot還是qRT-PCR，都是不同的同學，用不同的樣本，在不同的時間獨立做的，都是陽性。在這篇論文裏，我們還做了當餵給孕鼠金銀花水煎液（外源植物microRNAs濃度為食物中的生理濃度）時，在胎肝中檢測到了顯著水平的植物MIR2911。最後，他們餵給孕鼠人工合成的甲胎蛋白(Alpha-fetoprotein,AFP) siRNA，證實可顯著降低AFP mRNA和蛋白質水平。他們還進一步證實，MV驅動的小RNAs可以通過胎盤。至於現在我們們正在進行的相關研究就太多了，無法一一列舉了。”

最後張教授總結道，“如果我們的發現是原創性的，重要的且也是顛覆性的，自然在開始是會引發很多爭議，很正常。只要我們的結果是solid的，以後大家就會接受，併發揚光大。”

當然，挺轉的自然是不知道microRNA是什麼，更不可能知道Northern Blot是什麼技術。