基于关键基因靶向分析，确定miR-145-5p对足细胞毒性机制的新方法

MicroRNAs (miRNAs)正在成为一种有效的治疗药物。在检测miR-145-5p是否能减轻肾脏损伤时，作者意外发现，正常对照组小鼠细胞外囊泡中负载miR-145-5p可诱导蛋白尿和足细胞足突消失。为了探讨miR-145-5p对足细胞的毒性机制，作者假设miR-145-5p可以进入足细胞并抑制足细胞必需的基因。作者证明了系统管理的miRNA可以进入足细胞。接下来，作者基于单细胞RNA测序(RNA-seq)预测了611个足细胞必需基因，发现其中32个基因被miR-145-5p预测为靶点。对32个足细胞基本基因的功能注释显示，gtpase介导的小信号转导是最主要的途径。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.omtn.2021.09.005.

microrna (mirna)是基因表达的转录后调节剂，其异常表达参与了许多疾病的发生发展。mirna在肿瘤中普遍下调，影响许多细胞过程，包括细胞周期、增殖、分化和凋亡，从而促进肿瘤的发生。mirna的失调也参与了非肿瘤疾病的发病机制。因此，miRNA替代疗法很有前景。例如，let-7被发现减少小鼠肺癌的质量，miR-26a腺相关病毒抑制小鼠的肿瘤发生。

此外，还对其他mirna进行了治疗疾病的测试(例如，miR-34a, miR-16, miR-29，和miR-143/miR-145)。治疗性microrna通常装载在脂质体、微细胞、胞外载体或其他载体中，然后进行系统管理。系统管理载体和mirna可以到达许多正常组织，包括肾脏。基于mirna的药物最终通过排泄到达肾脏，使肾脏细胞更有可能接受mirna。因此，使用基于mirna的药物治疗肾脏疾病是可取的。

miR-145-5p失调已被证明通过介导MALAT1和MEG3对肾脏的影响参与肾损伤。最近，作者研究了系统给药miR-145-5p是否可以减轻小鼠模型的肾损伤，出乎意料的是，作者发现用细胞外囊泡(ev)装载miR-145-5p治疗正常对照组小鼠会导致蛋白尿和足细胞足突消失。在本研究中，作者研究了系统管理的miR-145-5p如何引起足细胞损伤。

作者推测ev中循环的miR-145-5p可以进入足细胞，抑制足细胞必需的靶基因的表达，导致足细胞损伤和肾小球滤过屏障破坏。为了证明这一假设，需要确定足细胞的基本基因，然后将其与miR-145-5p的预测靶点进行比较，以确定哪些足细胞的基本基因被miR-145-5p靶向。

最近，作者设计了一种方法来识别老鼠足细胞和其他类型细胞所必需的基因。该方法的基本原理是，同一类型的单个细胞在基因表达上存在巨大差异，单细胞RNA测序(RNA-seq)研究表明，相关系数为0.1 ~ 0.5，表明同一类型的单个细胞中大多数基因表达存在差异。差异表达的基因是可有可无的，而在所有单个细胞中普遍表达的基因则对细胞类型至关重要。根据这一标准，作者基于小鼠足细胞单细胞RNA-seq数据确定了候选的足细胞必需基因，并通过实验验证了它们对足细胞的必要性，证明了该方法的可行性。足细胞必需基因的可用性使miR-145-5p能否靶向足细胞必需基因并诱导足细胞损伤成为可能。

基于靶向细胞类型必需基因的miRNA毒性预测方法示意图。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.omtn.2021.09.005

作者将预测的miR-145-5p靶点与611足细胞必需基因进行比较，确定了32个miR-145-5p靶点。对预测的32个足细胞必需基因进行基因本体论(GO)分析，发现小GTPases是受miR-145-5p影响的顶级生物学过程。已知小GTPases的最佳活性对足细胞的生存、结构和功能至关重要。

作者已经证实，miR-145-5p改变小的GTPase活性并诱导足细胞损伤。作者对miR-145- 5p对足细胞毒性机制的解释为理解miRNA药物副作用的机制以及预测miRNA药物的毒性提供了一种新的方法。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Sipan Zhang et al. A novel approach to identify the mechanism of miR-145-5p toxicity to podocytes based on the essential genes targeting analysis. Mol Ther Nucleic Acids 2021 Sep 20;26:749-759. doi: 10.1016/j.omtn.2021.09.005.