miRNA与罕见病

遗传性视网膜变性 (IRD) 是一类由光感受器功能障碍或退化引起的疾病，通常会导致视力障碍或失明。在英国一个五代家系中，miRNA 基因突变被发现与 IRD 相关，其特征包括遗传性视网膜变性、视神经裂孔闭合缺陷和虹膜缺损等重叠表型。大量研究表明，miR-204 在其表达的眼部组织的发育和功能中发挥着关键作用。体外研究表明，miR-204 可能参与视网膜色素上皮细胞的正常分化和功能。

在斑马鱼实验中，敲低 miR-204 的表达会导致光感受器逐渐受损并死亡。miR-204-5p 在视网膜色素上皮 (RPE) 和睫状体中表达较高，而在视网膜内核层和脉络膜中表达较低。它在视网膜发育和功能中起着关键作用，可能为光感受器提供神经保护。n.37C>T 突变并未改变 miR-204-5p 前体或成熟形式的表达水平，这意味着它不影响 miRNA 的正常产生。然而，该突变发生在 5p 臂的种子区，这会影响靶基因的识别。这可能通过两种机制发生：一是bona fide miR-204 靶标识别受损（功能缺失）；二是产生新的异常靶位点（功能获得）。

miR-204 位于TRP通道基因TRPM3的第 8 内含子，位于 9q21.12 染色体区域。9q21 内以及特异性包含 TRPM3 基因的缺失并未被报道会引起眼部表型，而是会导致智力迟缓、癫痫、言语发育迟缓、自闭症行为和中度面部畸形。该突变 (n.37C>T) 位于 miR-204-5p 种子序列的第四位。该突变在受影响的家族成员中呈常染色体显性遗传，并与疾病表型完全符合，这表明 n.37C>T 突变通过功能获得机制起作用。后续研究需要识别突变 miRNA 的具体靶点，并探索针对 IRD 中 miR-204-5p 调节的潜在治疗方法。

骨骼发育过程中基因表达异常可能导致骨骼发育异常、软骨异常、骨骼结构异常以及关节异常。骨骼发育不良是一组高度异质的遗传疾病，影响软骨和骨骼的生长发育。这些疾病是由各种基因突变引起的，包括miRNA基因MIR140。miR-140是研究最为深入的与软骨发育相关的miRNA之一。根据斑马鱼和老鼠胚胎的原位杂交研究，miR-140主要在软骨中表达，而在其他组织中表达较少。miR-140-3p在软骨中含量显著高于miR-140-5p，约高出10倍。miR-140-3p和miR-140-5p都在软骨发育和稳态中发挥作用。敲除小鼠实验表明，miR-140-3p对维持软骨功能至关重要，其缺失会导致轻微的骨骼发育异常。

在两大家系中，通过一项专注于极罕见先天性骨骼疾病的分子诊断项目，发现了一种新的骨骼发育不良。临床表型包括比例失调的矮小身材、四肢变短、手足变小以及中面部发育不全，鼻部异常小。影像学检查显示轻微的脊柱发育异常、髋关节和膝关节的骺板发育延迟以及严重的指骨短缩，指骨骺锥形。这些骨骼异常在成年后可能发展为早发性脊柱炎和退行性关节病。所有受影响个体均具有正常的认知功能、牙齿、听力和视力。全基因组测序在两大家系中均检测到相同的杂合核苷酸替换（chr16:69967007A>G，MIR140: n.24A>G）。该变异影响了高度保守的miRNA miR-140-5p（由MIR140基因编码）的种子序列第一个核苷酸。

该突变突出了miRNA在骨骼发育和稳态中的重要作用。为了开发针对骨骼发育不良疾病的靶向疗法，深入了解这种突变所破坏的特定靶标和分子通路至关重要。

Feingold Syndrome是一种常染色体显性遗传疾病，特征是学习困难、身材矮小、小头症和指骨发育不良。MYCN基因的致病基因变异是费因戈德综合征的主要原因；一些没有MYCN突变的病例与13q31-q32区微缺失有关，特别是影响MIR17HG，它编码miR-17-92簇。

全基因组比较基因组杂交分析显示，在患有类似Feingold Syndrom骨骼异常且无MYCN突变的患者中，13q31-q32区微缺失范围为165 kb至17 Mb。这些微缺失在受影响的家族中与疾病表型相关，表明MIR17HG的单倍体不足是根本原因。这些缺失的最小重叠区域包含MIR17HG，从而将这些病例归类为Feingold Syndrome Type 2 (FGLDS2)。

MIR17HG编码miR-17-92簇，也称为癌基因miRNA-1，因为它在多种癌症中具有致癌作用。在正常细胞中，该miRNA簇对肺、心脏、骨骼和免疫系统发育至关重要。由于这些微缺失，MIR17HG丢失一个拷贝，导致单倍体不足，从而扰乱miR-17-92簇调节的正常发育过程。相反，在与MIR17HG重叠的13q31区观察到微重复，这些患者表现为身材高大、头大、发育迟缓和骨骼异常，这表明由于微重复导致的miR-17-92簇过表达会导致不同的临床表现。

CAKUTs是影响约每500名新生儿中1人的结构和功能异常，是儿童肾衰竭的主要原因。包括点突变和罕见拷贝数变异(rCNVs)的遗传因素占CAKUT病例的20-25%。值得注意的是，miRNA基因在与CAKUTs相关的rCNVs和常见CNVs中较为丰富。这些区域中的miRNA调节关键的细胞过程，例如生长、分化、炎症和凋亡，这些对于CAKUT发育至关重要。涉及MIR9-3和MIR1299的拷贝数变异与CAKUTs显示出显着关联。尽管miRNA已被提议作为基因型-表型研究中的潜在遗传因素，但它们在CAKUTs中的具体作用仍不清楚。

通过削弱免疫系统平衡，从而导致疾病的发生和发展。miR-29 因为能抑制胶原蛋白和转化生长因子-β (TGF-β) 等促纤维化基因的表达而知名。

与软骨发育不良症相关的基因编码细胞外基质蛋白、信号分子、转录因子或代谢途径的成分。一个 X 连锁显性软骨发育不良症家系被发现携带一个新的变异，c.*281A>T，位于 HDAC6 基因的 3′ 非翻译区 (UTR)，该变异与该家族的疾病密切相关。该突变破坏了 miR-433 对 HDAC6 的转录后调控，导致受影响个体 HDAC6 表达量增加。这种 HDAC6 失调对软骨和骨骼发育有很大影响，因为 HDAC6 影响细胞分化、细胞骨架组织和蛋白质代谢等过程。

c.*281A>T 变异位于与 miR-433 种子序列相对应的序列中，预测的 HDAC6 3’UTR 中的 miR-433 位点包含 miRNA 种子序列 (miRNA 核苷酸 2-7；5’UCAUGAUG3′)。miRNA 核苷酸2-7的完美连续匹配对 miRNA 的生物学和功能至关重要，任何错配都会显著影响基因表达调控。c.*281A>T 变异将预测的 miRNA 位点从 5’AUCAUGA3′ 改变为 5’AUCUUGA3’，从而破坏miR-433的结合，导致 HDAC6 表达增加。