微小核糖核酸在移植免疫排斥监测中的研究进展及应用前景

大光

　　细胞、组织及器官移植是治疗器官功能衰竭、癌症等重大疾病直接有效的治疗策略。但是，免疫排斥反应仍然是同种及异种移植中难以彻底攻克的问题，因此对移植宿主免疫排斥反应的实时监测尤为重要。目前，对同种及异种移植免疫排斥反应的监测方法较为缺乏，针对同种及异种移植免疫排斥开发具有特异度高、早期灵敏度高、非侵入、快速、稳定等优点的生物标志物及其监测方法具有实际迫切性。
　　近年来发现，微小核糖核酸（microRNA，miRNA，miR）是一类免疫调控因子，它能够通过参与固有性免疫应答以及炎症反应的调控，在免疫细胞的生成、发育以及免疫性功能中发挥重要的作用。因此，miRNA作为一种新的同种及异种移植免疫排斥标志物具有广阔的应用前景。


　　一、常规免疫排斥监测方法的局限性


　　移植免疫排斥反应的临床诊断主要依赖于患者临床症状、病理学活组织检查（活检）及实验室检查等，但其具有各自明显的局限性：①患者临床症状具有非特异性、主观性强以及相对滞后性等缺点。②病理学活检是诊断免疫排斥反应的“金标准”，但其具有侵入性、检测费用高等缺点。③实验室检查可反映患者的免疫状态，但其有灵敏度及特异度低等缺点。


　　二、miRNA的生物学特性


　　理想的生物标志物应具有易获取、高灵敏度和特异度、无创性等特点。机体衰老细胞、肿瘤细胞、异体（种）细胞在免疫效应细胞和细胞因子等的共同作用下发生凋亡或坏死，可释放miRNA等细胞组分。miRNA是一类长度大约为23个核苷酸的非编码单链RNA分子，它们在RNA沉默和转录后调控基因表达中发挥着重要作用，并参与动物和植物的转录后基因表达调控。由于miRNA具有稳定性、器官组织特异性以及参与免疫反应的特点，因此它可用于监测同种及异种移植免疫排斥反应。
　　（1） miRNA易于被检测
　　2008年，Lawrie等发现人类血清中含有miRNA，并发现血清miR-21在弥漫性大B细胞淋巴瘤患者中的表达水平上调。另有研究表明，miRNA水平的波动可以间接反映人体的生理状况，并早于疾病的临床诊断，因而能在疾病的诊断和预测中发挥重要的作用。目前miRNA的主要检测手段包括高通量测序、miRNA芯片以及微滴数字聚合酶链反应（droplet digital PCR，ddPCR）等。
　　（2） miRNA具有稳定性
　　多数情况下，miRNA在血液或血清中比较稳定。miRNA可以被包裹在外泌体、微囊或凋亡体中，而这些膜结构能有效地保护miRNA。研究表明，外周血中的miRNA通常被包裹在细胞分泌的微泡中，可避免被周围环境中的RNA酶降解，从而在血液中以较稳定的形式存在。另有研究表明，尽管外周血温度以及pH值变化剧烈，miRNA还是能长时间稳定存在其中，其机制可能是miRNA通过与AGO蛋白结合的形式存在于外周血中。
　　（3） miRNA具有组织器官特异性
　　不同器官的肿瘤组织中，miRNA的表达水平存在较大差别，提示miRNA在不同肿瘤组织中存在显著差异这一特性可为临床诊断提供有价值的信息。Tian等研究发现除肾脏中的miRNA和其他器官存在显著差异外，肾皮质与髓质间的miRNA也存在显著差别，表明miRNA具有显著的组织器官特异性。
　　（4） miRNA具有免疫相关性
　　miRNA与免疫反应的进程密切相关，不仅在获得性免疫和固有性免疫中发挥重要作用，还能在调节免疫应答以及免疫细胞的生长发育中发挥重要作用。研究发现miRNA在血小板和外周血单核细胞中均能表达，表明miRNA是造血功能以及免疫应答调节中的重要作用因子。此外，miRNA可以调节自然杀伤细胞的功能和生长，激活后的自然杀伤细胞通过刺激炎症趋化因子的分泌参与急性免疫排斥反应。因此，通过miRNA监测同种及异种移植的免疫排斥反应具有理论可行性。


　　三、miRNA在监测同种和异种移植免疫排斥中的应用


　　近年来，越来越多的研究表明miRNA与移植后免疫排斥反应存在较为密切的关联。急性免疫排斥反应主要由细胞免疫引起，可以通过辅助性T细胞和细胞毒T淋巴细胞介导免疫应答，促进机体B细胞分化，从而产生抗外来移植物抗体，最终导致移植器官损伤的发生。miRNA可以通过调控细胞凋亡的进程以及炎症因子的释放，在免疫排斥反应中发挥重要作用。


　　（1） miRNA在监测同种肝移植免疫排斥中的应用
　　miRNA可长期并稳定存在于肝移植术后受体的外周血中，可用于评估和预测肝移植术后受体的免疫耐受状态，并为进一步研究移植免疫耐受机制以及指导抗排斥治疗提供重要的理论依据。研究发现，miR-206在大鼠肝移植免疫排斥组和无排斥组间存在显著表达差异，术后第3日免疫排斥组外周血miR-206表达水平显著高于无排斥组，表明miR-206可用于大鼠肝移植急性免疫排斥反应的监测。
　　钟克波等通过检测肝移植受体外周血单核细胞的miRNA表达谱，发现与肝移植术后急性排斥组相比，无排斥组中12种miRNA表达下调。因此，外周血中特定的miRNA具有高特异度、早期、稳定等优势，是一种优于肝功能指标以及病理学检查的早期急性免疫排斥反应诊断方法。


　　（2） miRNA在监测同种肾移植免疫排斥中的应用
　　有文献报道了miRNA参与大鼠肾移植术后急性免疫排斥反应进程，肾移植术后急性排斥组血液中miR-192以及miR-320的表达水平显著高于肾移植术后无排斥对照组，表明miRNA可用于早期诊断急性免疫排斥反应。此外，miR-146-5b、miR-142-5p、miR-223以及miR-155表达水平在肾移植术后急性免疫排斥反应进程中均显著上调，与急性免疫排斥反应的发生、发展存在密切关联。另有研究发现，miR-10b可通过促进炎症趋化因子的释放以及内皮细胞的凋亡，从而参与急性免疫排斥反应进程。Danger等研究发现外周血单核细胞中的miR-142-5p的表达水平与机体的免疫紊乱密切相关，可参与肾移植术后慢性排斥反应的发生和发展。因此，miRNA可用于监测肾移植术后免疫排斥反应的进程。


　　（3） miRNA在监测同种肺移植免疫排斥中的应用
　　近年来，miRNA被认为是人类肺移植免疫排斥反应的调节器，与同种肺移植术后的免疫排斥反应进程密切相关。Gharib等检测了排斥组和对照组肺移植受体呼吸道上皮细胞miRNA的表达水平，发现117种miRNA的表达水平在排斥组中显著下调。Xu等发现，在重度原发性移植物功能障碍（primary graft dysfunction，PGD）患者中，miR-21的表达显著下调，进一步研究表明miR-21可通过激活Toll样受体（Toll like receptor，TLR）信号通路的关键组分参与肺移植术后PGD进程。因此，特定的miRNA与肺移植免疫排斥反应存在相关性，它可以作为一种敏感和微创的生物标志物用于监测肺移植受体的预后，并为研究移植免疫排斥反应的发病机制提供相关依据。


　　（4） miRNA在监测异种移植免疫排斥中的应用
　　由于同种器官移植供体的严重短缺，异种移植越来越受关注。在原位异种移植模型中的研究发现，miR-30e*的过表达可以导致核因子（NF）-кB的超活化以及NF-кB调控基因的表达增强，并与免疫应答密切相关，miR-30e*可以作为异种移植中免疫排斥的潜在标志物。
　　有文献通过建立小鼠-大鼠的异种异位心脏移植模型，研究了移植物miRNA的表达图谱，发现miR-146a、miR-155以及miR-451与异种免疫排斥反应有关，可以作为异种移植免疫排斥反应的诊断标志物。另有研究报道了miR-146a和miR-155在用免疫抑制剂治疗的异种心脏移植模型中的表达水平，发现它们可调节免疫反应，在排斥反应中起重要作用。因此，miRNA可用于监测异种移植免疫排斥反应，并具有广阔的应用前景。


　　四、展望


　　miRNA作为一类小分子的单链非编码RNA，文献已报道了100多种与免疫反应相关的miRNA，外周血miRNA由于具有高特异度、稳定性以及高灵敏度等生物学特性，有望成为肝移植、肾移植、肺移植等移植术后免疫排斥反应的潜在生物标志物。理论上相对于同种移植物及癌症组织等，异种移植因宿主免疫系统造成的细胞凋亡与细胞坏死强度更高，利用miRNA监测免疫排斥反应具有更高的可行性。然而，由于异种移植研究样本量的局限性，目前仍需结合临床反复试验进一步验证miRNA监测异种移植免疫排斥反应的特异度。


本文摘自《MicroRNA在同种及异种移植免疫排斥监测中的研究进展及应用前景》，仅供学习交流，完整准确内容请查阅原文。
原文作者：林善，陆赢，蔡志明，戴一凡，牟丽莎  
作者单位：广州中山大学（林善、陆赢、牟丽莎）；深圳市第二人民医院（林善、陆赢、蔡志明、牟丽莎）；南京医科大学（戴一凡）
原文来源：《器官移植》 2018年5月 第9卷第3期