microRNA调控线粒体相关蛋白在肺癌精准诊疗中的应用

MicroRNA acts as an important regulatory molecule in the biological processes including early development, cellular differentiation and apoptosis of lung cancer, and participates in a vast range of malignant physiological behaviors such as tumor proliferation, invasion and metastasis. Thus, microRNA could be used as a biomarker for lung cancer diagnosis and a therapeutic agent in gene therapy. Using the microRNAs for regulating mitochondria-associated protein as models (miRNA-21, miRNA-210 and miRNA-34a), we explores the physiological procedures and pathological functions of microRNAs in lung cancer cells. The rationally designed nanoprobes for microRNA detection will be transfered into the cells with high target-specific capacity through the multifunctional nano-gene carrier, combining with signal amplification strategies and novel cell imaging technology, for microRNA detection in tumor-bearing mice with high sensitivity, resolution and penetrativity. Through the recognition of microRNA and assistance of siRNA or anti-miRNA for further regulating the expression of microRNA in the lung cancer cells, we will evaluate the microRNA-dependent regulation of mitochondria-associated protein and explore the functions of microRNA in gene therapy for lung cancer. This project is aim to construct the multi-functional nanosystem for microRNA detection in living body, multi-mode imaging diagnosis and microRNA-based gene therapy combined synergy therapy, which will provide a novel strategy for clinical diagnosis and treatment of lung cancer.

microRNA（miRNA）作为一种重要的细胞调控分子，在肺癌的发生、发展等过程参与细胞增殖、侵袭、转移等恶性生理学行为，因此miRNA可作为肺癌诊断标志物与基因治疗剂。本项目以肺癌细胞与调控线粒体相关蛋白的miR-21、miR-210及miR-34a为标志物，探索其细胞中的生理学及病理学作用。将合理设计的miRNA检测探针经多功能纳米基因载体转染进入细胞，结合信号放大技术、新型细胞成像技术，以肺癌荷瘤小鼠为模型实现活体内肿瘤细胞中miRNA的高灵敏、高分辨率、高穿透性成像检测；经miRNA识别检测与siRNA、anti-miRNA等基因探针的辅助进一步调控肿瘤细胞miRNA含量，评估线粒体相关、下游蛋白的表达，探究其在肺癌基因治疗中的作用，构建集miRNA活体检测、肿瘤多模式成像诊断及miRNA基因治疗的协同治疗于一体的多功能纳米诊疗体系，为肺癌的临床诊断与治疗提供新思路、新方法。

microRNA（miRNA）作为一种重要的细胞调控分子，在恶性肿瘤的发生、发展等过程参与细胞增殖、侵袭、转移等恶性生理学行为，因此miRNA可作为肿瘤诊断标志物与基因治疗剂。然而miRNA具有序列短、家族同源性高、含量少、在细胞内表达丰度低等特点，且裸露的核酸探针易被体内的核酸酶降解或与蛋白等生物分子发生非特异性吸附，以及被当作外源性物质经机体免疫系统清除，这些因素都大大削弱了核酸探针检测目标的灵敏度与miRNA介导的基因治疗效果。因此本项目旨在设计高效纳米探针，并通过纳米载体完成其精准、有效的递送，最终实现肿瘤成像诊断与miRNA介导的多模式协同基因治疗。首先，利用特异性的肿瘤微环境，制备多种响应性激活的药物控释体系，并进一步装载核酸探针以及肿瘤化疗药物等，使其在独特的肿瘤微环境以及外源刺激条件下，包括微酸环境、高含量的氧化还原条件、近红外光以及超声条件下，实现探针与药物的可控释放，达到肿瘤部位miRNA的成像检测与高效治疗。其次，针对miRNA含量少、在细胞内表达丰度低等特点，我们设计了多种信号放大系统，包括DNAzyeme介导的链置换反应、杂交链式信号放大反应等，结合荧光成像技术，以不同细胞为研究对象，实现了细胞层面、活体层面miRNA的高灵敏性、高特异性检测。最后，以线粒体相关miRNA为研究目标，包括miRNA-21、-34a以及-210，设计核酸探针，在检测目标miRNA的同时，调控其含量，通过对其下游蛋白表达量的评估，如PTEN、HIF-1以及Bcl-2等功能性蛋白，通过MTT实验、活死细胞染色以及活体实验，探究了其对肿瘤的杀伤效果，最终实现miRNA介导的多模式成像诊断与协同基因治疗。该项目对开发新型可控激活药物递送系统，以及基于miRNA相关疾病的诊断、基因药物的开发、miRNA介导的基因治疗体系的设计具有重要的实际应用价值。