1 非编码小分子RNA：从垃圾核酸到年度分子 1
1.1 RNA的研究历程 1
1.2 “垃圾RNA”真的是“垃圾”吗 3
1.3 非编码小分子RNA执行古老的生物学调控机制 4
1.3.1 双链RNA（dsRNA）在植物中介导的共遏制 4
1.3.2 小分子RNA（siRNA）在低等动物中介导的RNA干扰 5
1.3.3 微小分子RNA（miRNA）在高等动物中介导的翻译抑制 7
1.4 非编码小分子RNA的应用前景和全球十大科技突破 9
1.4.1 非编码小分子RNA的药用潜能 10
1.4.2 非编码小分子RNA与编码基因功能研究 14
1.5 小结 15
2 内源性miRNA与外源性siRNA 26
2.1 miRNA的生物合成 26
2.1.1 miRNA的编码基因在基因组中的位置 27
2.1.2 miRNA的编码基因的转录与转录初产物的剪接 28
2.1.3 miRNA前体从细胞核转运到细胞浆 31
2.1.4 pre-miRNA的剪切与miRNA的成熟 31
2.1.5 植物miRNA的成熟过程 31
2.2 miRNA的生物学机制 32
2.3 外源性siRNA的合成和表达 34
2.4 siRNA干扰目标基因的机制 34
2.4.1 dsRNA的剪切 35
2.4.2 RISC的形成 35
2.4.3 siRNA介导的RISC对mRNA的剪切作用 35
2.5 miRNA和siRNA的关系及药物开发前景 38
2.5.1 miRNA和siRNA的关系 38
2.5.2 miRNA和siRNA的药物开发前景 40
3 调控细胞生物程序的miRNA 46
3.1 调控细胞程序性死亡的miRNA 47
3.2 调控细胞增殖的miRNA 50
3.3 调控细胞周期的miRNA 51
3.4 调控细胞分化和发育的miRNA 52
4 miRNA的检测方法与疾病诊断 60
4.1 miRNA的检测方法 60
4.1.1 miRNA的抽提和富集 61
4.1.2 miRNA微阵列 65
4.1.3 Northern杂交：miRNA检测的金标准 66
4.1.4 实时PCR:miRNA的定量检测 68
4.1.5 原位杂交：miRNA的定位检测 71
4.2 miRNA靶基因的预测与鉴定 73
4.2.1 miRNA靶基因的生物信息学预测 73
4.2.2 miRNA靶基因的鉴定 75
4.3 miRNA检测与疾病的诊断及预后判断 76
4.3.1 miRNA检测与疾病的早期诊断 76
4.3.2 miRNA与疾病的治疗及预后判断 77
5 调节miRNA水平与疾病治疗 82
5.1 miRNA应用于疾病治疗的研究基础 86
5.2 miRNA拟似物及其在疾病治疗中的应用 89
5.2.1 在恶性肿瘤中miRNAs拟似物的治疗靶点及应用 89
5.2.2 在除恶性肿瘤以外的其他疾病中miRNAs拟似物的治疗靶点及应用 91
5.3 miRNA拮抗分子及其应用 92
5.3.1 在恶性肿瘤中miRNAs拮抗分子的治疗靶点及应用 92
5.3.2 在除恶性肿瘤以外的疾病中miRNAs拮抗分子的治疗靶点及应用 95
5.4 调控miRNA水平药物的开发 100
5.4.1 2′-O-甲基AMOs 101
5.4.2 2′-O-甲氧乙基AMOs 101
5.4.3 锁定的核苷酸AMOs 102
5.5 结束语 102
6 miRNA与恶性肿瘤 105
6.1 恶性肿瘤的miRNA表达图谱 106
6.1.1 恶性肿瘤miRNA表达图谱的特点 106
6.1.2 肿瘤miRNA表达变化的机制 109
6.2 miRNA对肿瘤细胞生物程序的调控 112
6.2.1 调控细胞增殖的miRNA 112
6.2.2 调控细胞凋亡的miRNA 114
6.2.3 调控细胞黏附的miRNA 115
6.2.4 调控细胞血管生成的miRNAs 117
6.2.5 参与蛋白裂解、调控细胞信号传导的miRNAs 117
6.3 作为抑癌基因和癌基因的miRNA 118
6.3.1 作为抑癌基因的miRNA 119
6.3.2 作为癌基因的miRNA 120
6.4 miRNA在肿瘤的诊断和治疗中的应用 123
6.4.1 miRNA表达图谱可以作为肿瘤的诊断工具和判断预后的工具 124
6.4.2 miRNA在肿瘤治疗中的潜在应用 125
7 miRNA与造血及血液系统疾病 129
7.1 miRNAs在造血调控中的作用 129
7.1.1 miR-142在造血组织中的表达 130
7.1.2 miR-155与淋巴细胞 130
7.1.3 miR-181与造血细胞分化 131
7.1.4 miR-221和miR-222与红系分化 131
7.1.5 miR-223与髓系细胞分化增殖 132
7.1.6 其他 132
7.2 miRNAs在血液肿瘤中的研究 132
7.2.1 miRNAs与慢性淋巴细胞性白血病 133
7.2.2 miRNAs与急性白血病 134
7.2.3 miRNAs与淋巴瘤 135
7.3 小结 138
8 miRNA与神经系统 140
8.1 miRNA在神经系统中的表达 140
8.2 miRNA与神经系统发育 144
8.2.1 miRNA参与神经系统形态发生 144
8.2.2 miRNA参与神经系统的发育及分化 146
8.3 miRNA与神经系统疾病 149
8.3.1 miRNA与脆性X综合征 149
8.3.2 miRNA与阿尔茨海默病 151
8.3.3 miRNA与神经细胞凋亡相关性疾病 154
8.3.4 miRNA与神经系统肿瘤的关系 158
8.3.5 miRNA与其他神经系统疾病 161
8.4 小结 162
9 miRNA与内分泌疾病 166
9.1 miRNA与糖尿病 166
9.1.1 胰岛素分泌的机制 166
9.1.2 miRNA对胰岛素分泌的调节作用 167
9.2 miRNA与糖尿病慢性并发症 170
9.3 miRNA与脂质代谢 171
9.3.1 miRNA与脂肪细胞分化调控 171
9.3.2 miRNA与非酒精性脂肪肝 173
9.4 miRNA与内分泌肿瘤 175
9.5 小结 176
10 miRNA与感染性疾病 178
10.1 miRNA与病毒 178
10.1.1 病毒编码的miRNA生物起源 179
10.1.2 病毒与编码miRNA的特点 179
10.1.3 病毒miRNA的功能 181
10.1.4 病毒miRNA与细胞miRNA 183
10.1.5 病毒miRNA的进化 184
10.1.6 不同类型病毒的miRNA 184
10.1.7 应用与展望 192
10.2 病毒、miRNA与肿瘤 193
10.2.1 病毒与RNA干扰途径 194
10.2.2 病毒miRNA的作用方式 194
10.2.3 病毒miRNA在癌症发生中可能发生作用 196
10.2.4 病毒和宿主miRNA途径的相互作用可能导致肿瘤发生 198
10.3 细菌与miRNA 199
10.3.1 细菌中miRNA的发现 200
10.3.2 miRNA的调控机制 201
10.3.3 小分子RNA在调控通路中生物学特点 202
10.3.4 小分子RNA应用与展望 204
10.4 其他病原微生物与miRNA 206
11 miRNA与干细胞分化和个体发育 210
11.1 干细胞分化与个体发育中miRNA功能的研究方法 210
11.1.1 体内外转基因技术 210
11.1.2 细胞表达谱系的微阵列分析 211
11.1.3 miRNA“探测”系统 211
11.1.4 荧光素酶基因报告系统 212
11.1.5 软件预测miRNA调控的靶基因 212
11.2 miRNA对干细胞周期的调控 213
11.2.1 干细胞周期的调控 213
11.2.2 miRNA对干细胞周期的调控 214
11.3 miRNA对干细胞分化的调控 215
11.4 miRNA对细胞凋亡的作用 217
11.5 miRNA对神经系统发育过程的影响 217
11.5.1 神经特异性表达的miRNAs 217
11.5.2 miRNAs决定神经组织的分化方向 218
11.5.3 miRNAs对神经组织分化状态的维持 219
11.5.4 miRNAs调控神经元的寻路过程 219
11.5.5 miRNAs调控神经突触的形成过程 220
11.5.6 miRNAs与神经系统疾病的发生 222
11.6 miRNA调节心肌细胞的分化 222
11.6.1 心脏的发育过程 222
11.6.2 信号分子与转录因子对心脏发育的调控 223
11.6.3 miR-1对心脏发育的调控 224
11.7 miRNA对骨骼肌细胞发育的调控 227
11.7.1 成肌细胞的分化过程 227
11.7.2 转录因子对成肌分化的调控 228
11.7.3 miRNA对成肌分化的调控 229
11.7.4 转录因子对miRNA表达的调控 232
11.8 miRNA对皮肤及毛囊的发育调控 233
11.9 miRNA对其他组织发育的影响 235
12 治疗性siRNA的靶点选择 241
12.1 选择关键致病基因作为RNA干扰靶点 242
12.2 联合使用针对多个靶基因的siRNA 246
12.3 选择高度保守的靶基因设计siRNA 248
12.4 选择非编码RNA作为RNA干扰靶点 250
12.5 选择不同的细胞群作为干扰靶点 251
12.6 选择理想的基因序列作为siRNA靶点 254
12.7 小结 256
13 治疗性siRNA的导入方法 263
13.1 siRNA的载体技术 263
13.1.1 RNA的化学修饰与导入 263
13.1.2 非生物载体 266
13.1.3 生物载体 269
13.2 siRNA的全身应用 274
13.2.1 高压静脉注射法导入siRNA 275
13.2.2 受体介导的全身系统导入siRNA 277
13.3 siRNA的局部应用 281
13.3.1 吸入法导入siRNA 281
13.3.2 阴道栓塞法导入siRNA 282
13.3.3 透皮肽经皮导入siRNA 283
13.3.4 局部肌内注射导入siRNA 284
13.3.5 从眼导入siRNA 284
13.3.6 从神经系统导入siRNA 285
13.4 siRNA的区域灌注 286
13.4.1 区域灌注的原理和历史 286
13.4.2 区域灌注导入siRNA的前景 287
13.5 导入siRNA的生物导弹技术 287
13.5.1 导入siRNA新武器的发现 287
13.5.2 开发单链片段抗体成为导入siRNA的生物导弹 289
14 治疗性siRNA的优化 299
14.1 siRNA的靶点特异性与脱靶效应 299
14.1.1 siRNA的脱靶效应 301
14.1.2 设计高度特异的siRNA 305
14.1.3 “抗脱靶”siRNA的化学修饰 307
14.2 体内稳定型siRNA的化学修饰 312
14.2.1 甲硼磷酸化修饰 312
14.2.2 核酸锁定链 312
14.2.3 4′-氧和2′-羟基核糖的化学修饰 313