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编译：小北，编辑：夏甘草、江舜尧。 原创微文，欢迎转发转载。 导读
研究表明，遗传物质可以从饮食中转移。但是一些研究人员对此表示怀疑。本文就这一科学问题进行了论述。
原 名：Do the microRNAs we eat affect gene expression? 译 名：我们食用的MicroRNAs是否会影响基因的表达？
期 刊：nature 影响因子：43 发表时间：2020年6月18日 DOI：10.1038/d41586-020-01767-x 截至2011年9月，Janos Zempleni的研究工作聚焦于哺乳动物机体如何利用化合物例如维生素，但是最新线上的研究改变了工作方向。与该领域的其他群体一样，内布拉斯加大学-林肯的分子营养学家Zempleni,也被发表在Cell Research上的研究所震惊——食物能够提供除了营养之外的其他东西，食用植物能够控制哺乳动物基因的开关。在这项研究中研究者报道microRNAs，非常小的非编码RNA分子的片段从植物中如水稻中产生，在小鼠、奶牛和人类血液中被发现。在动物模型中，水稻衍生的miRNA能够到达肝脏，直接抑制基因的表达，可清除血液中有害的低密度脂蛋白胆固醇的基因。在了解了这项工作后，Zempleni致力于膳食成分中转移遗传物质,并且确定这种现象是否广泛存在。巴尔的摩约翰·霍普金斯大学医学院的Kenneth Witwer读到这篇报道时立刻意识到该项工作的重要性。他认为这可能是进化的保守方式，我们不只能够从食物中获取营养。他召集了实验室的一些资源并且开始在动物研究中进行验证。 但是Cell Research研究中的忧虑很快出现。不仅是Witwer还是其他的研究人员都不能重复试验结果，基本的前提也产生了问题。科学家质疑饮食衍生的足够水平miRNAs进入动物宿主的循环系统产生有意义的影响。这项工作也说明饮食衍生的miRNAs是污染的结果。最初对水稻衍生miRNAs健康效应的兴奋逐步减少，包括Witwer在内的研究者也都放弃。但是其他的研究者仍然坚持我们所食用的能够直接影响基因表达的观点。危在旦夕的是人类如何从食物中受益。Zempleni在最初从人类中寻找花椰菜特异miRNA。s的失望结果中将注意力转移至牛奶中的miRNAs。研究者决定从牛奶中是由于其对婴儿营养的重要性以及美国人大量的牛奶销量。Zempleni猜想是否牛奶中的miRNAs能够跨越肠粘膜，但是他很快遇到一个问题，miRNA分子能够在肠内降解。研究者很快意识到这个问题不仅仅是miRNAs，其包裹的外壳也非常重要。该外壳是气泡状容器称为外泌体。为了使miRNA具有生物效应并且能够在肠中吸收，就必须在包裹在这些外泌体中。正如其他报道一样，脆弱的miRNAs需要在这些容器中保护以在细胞与细胞之间进行转运。外泌体解释了miRNAs在消化道中如何保持完整，但是接下来的挑战是它们如何在机体的不同地方停滞。正如检测牛奶中miRNAs能否跨越小鼠肠的方法一样，Zempleni和其他研究者设计了一种方法，将奶牛牛奶外泌体中的miRNAs用荧光素进行标记，随后在动物模型中进行追踪。这项技术证实miRNAs一旦被包裹进外泌体，就会在不同的组织中聚集，主要是大脑、肝脏以及小肠粘膜。 这说明miRNAs不仅能够到达邻近的位点，也能到达远端。反之，为了验证包含miRNA的外泌体如何影响宿主的健康，Zempleni等人进行了一系列的实验，对小鼠进行游离miRNAs以及包含miRNA外泌体的缺乏饮食，并且与其他正常的小鼠进行比对。结果发现一系列的效应，如敲除的饮食中认知表现降低、生育力降低以及肌肉生长的改变。 现在Zempleni抓住的问题是这些健康效应是如何通过饮食中的miRNA或者其他东西产生，例如整个外泌体或者除了miRNAs外泌体中的其他成分。他观察了牛奶缺乏miRNA的小鼠。最初未发表的结果证实饮食中仅包含母乳的有多个健康和发育的问题。一旦证实将会特异性的牵扯出饮食中衍生的miRNAs作为早期健康的主要影响者。Zempleni称miRNAs和外泌体在牛奶中的生物效应高于植物。他预测这可能具有进化的基础。Zempleni调查了其他动物起源的食物，并且观察了是否能够追踪饮食鸡蛋中负载miRNA的外泌体到达动物组织。直觉 Zempleni的一些动物模型工作是基于外泌体能够与肠道微生物群相互作用的观点，微生物参与宿主饮食相关的健康效应。这将导致假说：肠道微生物在牛奶外泌体和哺乳动物宿主之间调节细胞与细胞之间的交流。该领域Witwer预测了许多进程将在几年后发生，研究者将关注的焦点从动物的循环和组织，到肠道。他认为饮食衍生的外泌体和肠道上皮细胞的相互作用或者特异的肠道微生物吻合。 肠道是研究者研究饮食植物营养过剩效应的焦点。肯塔基州路易斯维尔大学的免疫学者黄革章探究了葡萄柚、胡萝卜、蘑菇等植物是如何影响特异性的细胞。他研究了植物中外泌体，类似外泌体的纳米粒子，内部有蛋白、脂质和RNA的保护性小泡。2018年张等人报道类似外泌体的纳米粒子在肠内是稳定的并且如何调节肠道细菌的组成。依据张的报道，当转入到哺乳动物中，外泌体样纳米粒子在肠道的不同细胞中具有显著的特异性。他表示葡萄中外泌体样纳米颗粒能够被肠道干细胞吸收以及葡萄、生姜、胡萝卜中的纳米颗粒，葡萄柚靶向肠道相关的巨噬细胞。
张等人的观点是在外泌体样纳米颗粒中的miRNAs被错误地挑出来，产生健康效应。由于外泌体样纳米颗粒包含多个蛋白、脂质、RNA和多糖，能够立刻从事多个活动。一个纳米小泡携带多个因子能够在同一细胞中被吸收，因此研究者看到了多个分子调控的多个通路。 张称通过探究哪个宿主细胞更倾向于吸收不同植物衍生的外泌体样纳米颗粒，可应用于机体对负载药物颗粒到达特异的细胞类型。在2008年他搁置了自己对牛奶外泌体的研究，他称植物纳米颗粒中含有许多不同的优势相较于动物起源的外泌体。外泌体样纳米颗粒更加安全，它们能够避免病原体的转运，具有更多的用途——药物开发者尝试不同种类植物中靶向一种特异的细胞挖掘外泌体样纳米颗粒。此外张称，牛奶外泌体的分离特别具有挑战性，并且大量外泌体的产出比植物纳米颗粒昂贵。内布拉斯加大学-林肯的分子生物学家Jiujiu Yu对植物衍生颗粒的治疗潜能非常感兴趣，它们可以在多样的植物食物中大量提取。特别的是，她想知道颗粒是如何影响代谢炎症以及肥胖。何实验室开发了一种细胞培养系统来筛选饮食中外泌体样纳米小泡，从姜或蘑菇中寻找出它们如何影响炎症过程与代谢疾病相关的细胞。于等人聚焦于确定外泌体样纳米颗粒对抗炎症效应的部分。她近期的工作尚未发表，结果显示仅有部分案例中RNA对抗炎症效应是必需的。她试图在指定的食物中挖掘外泌体样纳米颗粒对健康效应起作用的部分。研究者由于miRNAs负载的外泌体含蛋白脂质等多个因子对此部分非常感兴趣。
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