哺乳动物的肠道是一个繁忙的场所，消化、免疫监视和宿主-微生物相互作用都在这里发生。肠道微RNA——这些参与许多过程的小型非编码分子——可以在粪便中检测到，提供了一种非侵入性的工具来研究肠道健康。
对这些小分子的巨大影响着迷的微生物学家Emma Layton希望在她的研究生学习期间研究粪便中的微RNA。然而，她遇到了一些麻烦。“没有人说过，‘你应该这样从粪便样本中提取RNA’，或者‘这是构建小RNA测序文库的最佳方法’。”Layton说，她现在在牛津大学工作。
为了填补这一空白，Layton和她的同事们最近优化了一个用于检测粪便微RNA的流程，并展示了其在小鼠粪便样本中分析这些分子的能力。他们的发现发表在《自然通讯》上，提供了一个强大的框架来分离和测序粪便微RNA，这些微RNA可以作为癌症等疾病的生物标志物。
“我发现这项研究非常有趣，”意大利基因组医学研究所（IIGM）研究粪便miRNA的分子流行病学家Alessio Naccarati说，他没有参与这项研究。他认为这项研究可能对诊断分析有重要意义。
以前，研究人员使用各种方法分离和测序微RNA。为了标准化一个流程，Layton和她的团队测试并调整了这些协议的不同部分。他们确定了储存粪便颗粒的理想温度以产生高质量的RNA，以及构建适合RNA测序的cDNA文库的PCR设置。与其他三种常用方法相比，他们的过程产生了最多的微RNA读数和更多的微RNA种类。“当我看到我们实际上提高了效率，并获得了最高的微RNA读数时，我感到非常惊讶也非常高兴，”Layton说。
配备了优化后的协议，Layton和她的团队评估了其在分析肠道感染期间表达的微RNA的有效性。他们用鞭虫 Trichuris muris 感染了小鼠，这是一种肠道寄生虫，并对其粪便微RNA进行了分析。
与对照动物相比，感染小鼠表达了更高的三种微RNA水平，包括miR-200c，而四种微RNA的表达则较低，包括miR-29a。识别这些微RNA的预测靶点表明，这些分子可能会影响纤维化，即成纤维细胞过量产生胶原导致瘢痕形成。其他如炎症性肠病也会引起类似的瘢痕形成，这为使用微RNA作为纤维化生物标志物提供了可能性。
为了研究这些微RNA在纤维化中的作用，研究人员用模拟或抑制这些微RNA的分子处理培养的成纤维细胞。暴露于miR-29a抑制剂的成纤维细胞产生了更多的胶原，表明寄生虫感染后miR-29a的减少促进了胶原沉积和纤维化。相反，添加miR-200c模拟物增加了成纤维细胞中的胶原生成，与感染后miR-200c水平升高促进纤维化一致。
最后，Layton和她的团队通过研究对照和 T. muris 感染小鼠的肠道组织病理学来验证这一观察结果。他们在后者中观察到了广泛的纤维化，其中也检测到了更多的与纤维化相关的微RNA，证实了这些小RNA参与感染引起的纤维化的预测。Layton表示，看到体内结果是对该技术潜在识别疾病生物标志物能力的一个很好的验证。
Naccarati认为，他们能够证明感染相关变化与微RNA有关是最重要的也是最新颖的地方。更多在不同条件下的研究可以帮助研究人员更好地理解该协议在识别疾病生物标志物方面的效果。
研究人员很好地描述了这个框架，但另一方面，它可能会很昂贵。Layton表示，未来的工作可以集中在使这个流程高通量且更具成本效益上。“我认为还有很多优化可以对这项技术本身进行，希望这项小工作能对此有所启发。”
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