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microRNA(miRNA)是真核生物内源性的小分子非编码RNA，能够通过转录后水平调节基因表达。作为21世纪生命科学研究最为重大的发现之一，miRNA因其在基因表达调控过程中的重要性，已在短时间内成为了全世界科学家研究的焦点，并取得了令人瞩目的进展。这类长度只有～22nt的非编码RNA基因产物，可以调节生物体内三分之一的信使RNA(mRNA)的表达，参与细胞分化、增殖和凋亡，胰岛素分泌，心脏、大脑、骨骼肌发育以及疾病发生等一系列的生命过程。研究表明，miRNA参与人体内包括肿瘤发生在内的多种生物学过程，与正常组织相比，肿瘤组织内大部分miRNA异常表达，因此在临床上，miRNA具有诊断标志物和治疗靶点的价值。目前，在miRNA与疾病研究中最大的问题就是如何寻找真正的疾病特异的miRNA以及在基于miRNA的治疗过程中如何实现miRNA的有效递送。本论文研究了miRNA在结直肠癌中的表达谱，根据表达谱筛选出结直肠癌中差异表达的miRNA，研究了部分miRNA在结直肠癌中的功能及其药用潜能。取得了如下创新性成果:
1.本研究采用高通量测序技术获取结直肠癌组织和正常的癌旁组织差异表达的miRNAs，并借助生物信息学工具系统地研究了miRNA-靶基因之间的相互作用，揭示了miRNA广泛参与基因表达的转录后调控。基因富集分析表明:这些miRNA参与调控诸多与结直肠癌转化相关的信号通路，如:MAPK、WNT、TGF-β信号通路，这表明miRNAs能够通过调控不同的靶基因来协同、精细调控某些特定的信号通路。然后，进一步借助实时荧光定量PCR技术验证测序结果的可靠性，结果表明癌组织中显著上调的miRNAs有:miR-135b、miR-222;显著下调的miRNAs有:miR-101、miR-145、miR-4315、miR-451。这些显著变化的miRNAs可以作为潜在的区分结直肠癌的生物标志物，同时为后续的肿瘤生物治疗提供依据。
2.利用前面筛选到的癌组织特异的miRNAs，有选择性地合成了miR-145的成熟体模拟物和miR-222的反义抑制剂序列，开发了针对miRNA的新型纳米递送系统，高效地将miRNA递送到HCT-116细胞内，分别上调了miR-145的表达和下调了miR-222的表达，不同程度地诱导了结肠癌细胞的细胞周期阻滞、显著抑制了结肠癌细胞的增殖。
3.构建了miR-145真核表达载体，在细胞水平上进一步研究了miR-145抑制细胞增殖的分子机制，研究了miR-145在裸鼠体内抗肿瘤的作用，结果表明:通过miR-145替代治疗可以明显抑制肿瘤的生长，起到了抗肿瘤的效果。
4.以外源性miRNA为实验材料，研究其体外的降解及动物体内的降解，探索适合用于体内应用的miRNA的来源和体内递送方式，实验结果显示外源性植物的miRNA具有良好的抗降解能力，口服后可以在动物体内存在，不仅能进入血流，还能通过血流进入其他器官，甚至能够通过母体传给子代。本文的研究以期为研究miRNA的药用潜能提供帮助。