从细胞外RNA到跨物种调控：张教授的异想天开

11年暑假去台湾学术交流，报告讲完，有一位研究精神分裂症数十年的资深教授眼尖，说，呃，你的研究组叫The Cuckoo Group，这个“Cuckoo”，你知道啥意思吗？我说，有三个意思，第一是布谷鸟的叫声，第二是形容又傻又笨的人。说完闭嘴，不说了。资深教授一副很震惊的样子：还有个意思是指疯狂的、精神不正常的人！我说，是啊，我知道啊，我一直认为精神不正常的人适合做学术。一干听众不高兴了，说你有体外实验吗？细胞实验？动物模型？有没有临床数据的支持。我顿时无语了：大家的幽默细胞不在同一个培养皿里啊！

话说前段时间俞老师来学院交流，断了腿后来接上了然后又断了然后又接上了的老马、小师叔也一起，老马不高兴，说你小子别提说我断腿那事儿。我说这是事实好吧，而且你当时瞎嚷嚷说是我踢你的，问题是我离你几百光年，咋踢的到你？老马赶紧打岔，说，我看你写博客，有些人你写博客既支持，又批评，搞不清楚你究竟啥态度？我怒，使劲拍桌子：辩证法读过没？看问题要一分为二！俞老师冷静的扶正被我拍倒的奶瓶，咂一口酸奶，悠悠的说：大家都知道最近的FC大战吧？医学专家已经指出，其中一个是典型的躁郁症，另一个是典型的抑郁症。说完直视我。我想了很久，答：这俩症状好像我都有吧？

好，废话讲完讲正事儿。话说DNA、RNA和蛋白质三种生物分子，蛋白质最先被测序，方法是1952年Sanger建立的；RNA测序方法最早是1965年Robert W. Holley等人发明的，他也因解析转运RNA（tRNA）的碱基序列的工作于1968年获诺贝尔生理学或医学奖；DNA的测序最晚，方法也最复杂，吴瑞先生于1968年开始做方法学，大约1972年前后确立了DNA测序的基本原则：引物延伸（参见《吴瑞先生：DNA测序之父》）。就研究来说，DNA最容易，这是因为DNA可以通过PCR反应从而稳定的扩增，样品量有保证。有意思的是，吴瑞先生1972年在Nature New Biology（现在已经没这个期刊了）上发表了一篇综述，提出DNA测序中有三大难题，其中第一个问题就是能获得的DNA量太少。当然这个问题后来1986年Mullis等人发明PCR技术，彻底搞定。蛋白质就要复杂的多，因为没有办法扩增，所以要获得足够量的蛋白质不容易。而RNA最难研究，虽然RNA可以通过逆转录成DNA，然后扩增之后再研究，但主要问题在于RNA本身超级不稳定，一碰到RNA水解酶就降解。而RNA水解酶属于到处都有，既能呆在细胞内，也能分泌到细胞外。在细胞内还好说，受到严格的调控，所以不是想降解谁就降解谁。但细胞外就不一样了，RNA和RNA水解酶混成一锅粥，您琢磨着RNA是不是就成渣了？所以所以细胞外、体液、血清里没有可能存在完整的RNA，这是大家普遍的共识。咱读研究生那会儿，有现成的RNA酶抑制剂，但那个年代好像抑制效果不怎么好，基本上做实验的时候手抖一下和没抖就能做出不一样的结果。因此咱对敢做和能做RNA的学者历来很有敬意。

所以RNA能否存在于细胞外？通过什么形式存在？有什么调控功能？这是挑战教科书的想法，精神不正常的学者很难想到，只有精神极其不正常的学者，才或许有想到的可能。当然这个不是重点，重点是上周某天晚上，我正在那里专心致志的啃卤猪蹄，微信响了，我一看，得，南京大学的张星星教授说他正在计划写本无厘头的书，主要是八卦他们组发现细胞外miRNA的过程，写作模式参考《笑傲江湖》。我倒抽一口凉气，赶紧回信息，说：前辈，不靠谱啊，这么不靠谱的书，那一定得赶紧写！张星星教授大怒，回：你小子一叫前辈，我立马想起的是神雕里的裘千丈，湖里放木桩，装水上漂，手藏金刚钻，割酒杯，装内功。不能叫了，要不改叫星爷？如果实在叫不出口，叫星星教授吧？我：…，要不您写完再改成个剧本，跟周星星商量商量拍个片儿得了？

之后星星教授写了两篇博客《一本最好玩的科研书（1）尚无书名，现在此连载看看》和《一本最好玩的科研书（2）》，讲他们发现胞外miRNA的经历，发给大家看，写的很有喜感，所以咱结合这两篇博客，再多说几句。因为咱搞蛋白质不做RNA，所以有讲错的地方还请指正。

这两篇博客讲到几个很重要的问题。第一是“日后名动南京生命科学界的M3组会”，因为咱不在南京上班，所以不知道。打电话问过南京的朋友们，说可能开这会的时候大家集体出差了，所以也不清楚。为什么要开这个会？这是因为下了一场大雪。2007年的第一场雪，是不是比以往年来的更早一些，这个问题很严肃，所以你应该问气象局而不是问我。由于天气寒冷，既没有暖气，也没钱装不起空调，所以星星教授决定召集众学生开组会，会议地点是男厕所隔壁由女厕所改装成的小会议室，据说当时参会还有一巴基斯坦的留学生，所以您也可以认为这是一场国际级的组会。至于怎么就谈到要检测细胞外的miRNA，这个就不清楚了，学者们不靠谱的想法历来多，不然怎么能叫科学家呢？第二个问题是，当张星星教授忽悠研究生文西做实验，为啥文西始终抗拒，坚决不做呢？原因很简单，文西抗议：请叫我达~文西！所以后来星星教授翻箱倒柜找到文西：你以为你躲起来我就找不到你了吗？没有用的。。。第三，这个实验有技巧吗？有。因为RNA直接检测不容易，一般做法是离心、沉淀，缓冲液洗干净，再加上逆转录（Reverse Transcription）反应液，转变成DNA之后再做PCR扩增，然后跑琼脂糖的电泳，就可以看条带。整个过程比较繁琐。因为这个实验希望从血浆和血清（这俩有区别，后者没有纤维蛋白）里检测miRNA，首先第一是miRNA比较小，大约只有22-25个碱基长，所以离心沉淀不大可能，这样miRNA不能提取和纯化，后面也就没得做了。所以星星教授和文西商量之后，直接用血清做逆转录和PCR，不额外加缓冲液，这样就检测到了胞外的miRNA。这篇论文发表在08年的《细胞研究》上，是星星教授众多极有争议的工作之一。另外，这个工作也用到了第二代测序技术，能测到也说明胞外miRNA的存在。

利用第二代测序和RT-PCR技术，星星教授等人又发现未加工的牛奶、商业加工后的牛奶以及奶粉里都存在miRNA，因此这些miRNA显然只能是胞外的miRNA（Cell Res. 2010）。胞外的miRNA非常稳定的存在，即使RNA水解酶也不能使其降解。点解？星星教授推测有两种机制，一是细胞可以分泌微泡（microvesicle），包裹miRNA；第二是RNA结合蛋白可以与miRNA结合，保护其不被降解（Trends Cell Biol. 2012）。

那么，胞外miRNA有什么具体的调控功能？答：跨物种调控。例一，参见《【打人，还是找抽？】：孟山都vs. 张辰宇》，水稻的MIR168a能够抑制哺乳动物LDLRAP1的基因表达水平，这个基因表达的下降会促使肝脏低密度胆固醇的水平上升，所以党生后来很无语，说看来中国人吃大米也不是什么好事情？例二，金银花的MIR2911能够比较广谱的抑制甲型流感病毒（参见《金银花这是要成神药的节奏啊！》），不过话说回来，咱不爱喝这玩意儿，买了几包金银花不想喝，要送给学生结果被拒绝了。例三，上个月星星教授在Protein & Cell期刊上发表了一篇论文，发现食物中的miRNA可以通过胎盘调控胎儿的基因表达。

结论：第一，miRNA可以稳定的存在于细胞外；第二，miRNA可以被包裹在微泡，或与RNA结合蛋白相互作用，从而保证其稳定性；第三，胞外miRNA的功能之一，如果不是唯一，是跨物种调控。

所以说，吃什么，像什么。想明白了这个道理之后，搞的咱心情很沉重，于是又啃了两只猪蹄压压惊。

来源：科学网   作者：薛宇