miRNA是非编码RNA家族中非常重要的成员之一,它在各个物种生命活动的许多环节中发挥着广泛且重要的调控作用。从miRNA的定义就可以看出,在主流的学术研究中,它一直被认为是内源性合成的核酸分子,在细胞内发挥基因表达的调控作用,即miRNA在基因组被编码,经过一系列的剪切加工过程,形成成熟的单链miRNA,随后作用于细胞靶基因的mRNA 3’ UTR序列,介导其转录后调控。随着研究者们对miRNA更加深入研究和对miRNA传统作用途径的思考,让我们获得了很多新的启示。张辰宇团队首次在人的血清和动物血清以及多种组织器官中检测到植物miRNA的存在,并提出了有别于传统miRNA作用机制的跨界调控概念,这一发现拓展了人们现有的关于miRNA调节功能的认知。同时,从牛奶和金银花中传输到人体血液和组织中的miRNA的研究证实了人类可以吸收膳食中动物以及植物的来源miRNA。基于这些证据,我们想要进一步探究未被阐明的问题:关于人类如何从饮食摄入中摄取miRNA,为什么某些特定的外源miRNA可以转移到人体循环中而其他的不能,这些外源性miRNA又是如何被转移到人类循环系统中并在其中发挥作用。这些问题的答案可能隐藏在一些更加基础的讨论中,比如细胞吸收miRNA的膜选择机制,以及被吸收的miRNA是经历怎样的加工处理途径,总的来说就是外源miRNA的在细胞内的生命历程。为了能更清楚的认识这些问题我们设计了体外实验来模拟体内吸收外源miRNA的条件,首先要验证的就是外源miRNA是否直接可以进入细胞。我们知道,每一个细胞是一个精巧的机器细胞,可以将自身与外在环境很好的分隔开,并且根据生理和病理状态,通过各种途径有选择的输入输出代谢必需的物质,维持生命活动。但是也正是由于细胞膜的屏障作用,使得细胞摄入外源核酸、蛋白等大分子物质受到了较大的阻碍。借助细胞的经典内吞途径和非内吞途径,一部分大分子物质可以转运进入细胞质。但是为了使细胞可以高效的摄取它们就需要一些天然的或者人工合成的载体介导这些大分子物质的跨膜转运,比如脂质体介导的RNA、质粒等的转染以及运载大分子靶向药物的纳米颗粒等。基于这些理论和研究基础,大家普遍认为外源RNA是难以直接通过细胞膜屏障被吸收利用,需要由载体的协助才能输入细胞质。为了验证这一观点,我们将多种人工荧光标记的miRNA的前体和成熟体(将它们一起称为外源RNA)与细胞培养液混合直接孵育HeLa和HEK 293T细胞,在不同的时间点观察标记miRNA的荧光信号,发现0.5小时就可以在细胞边缘观察到miRNA的荧光信号,随着孵育时间的增加,荧光信号逐渐定位在细胞内并呈现一定形态的规律分布,说明外源RNA可以被直接转运进入细胞,而且这些信号的定位提示我们被吸收的RNA可能与某种细胞器的相关联。于是我们在孵育外源miRNA的同时又标记了一些其他可能参与miRNA处理进程的细胞器,包括内质网、线粒体、溶酶体,结果发现miRNA与线粒体的荧光信号定位重合度非常高,证明线粒体可能参与外源miRNA的吸收和利用。同时为了探究miRNA跨膜的可能机制,我们使用荧光tracker标记了endosome,同时也使用了多种内吞途径的抑制剂,但是miRNA进细胞并没有被抑制也不与endosome共定位,说明miRNA的跨膜转运并不依赖内吞途径,而且改变细胞培养的温度条件我们发现外源miRNA的吸收是正常生理过程。同时有无血清以及去除血清的中exosome的对照实验结果提示我们可能是血清中的非外泌体成分介导了外源RNA的吸收。为了能直观的观察到外源RNA被吸收的过程,我们使用荧光共聚焦显微镜拍摄HeLa细胞摄取外源RNA的动态过程,结果显示线粒体直接参与外源RNA颗粒在细胞外的跨膜吸收和细胞内储存利用。在此基础上,这些被吸收的外源miRNA进入细胞后经过了哪些加工过程以及最终参与了哪些代谢活动,对细胞的生命周期有什么样的重要影响将是我们需要更近一步去讨论和验证的,阐述清楚这些问题也将对miRNA在医药领域方面的应用提供新的研究思路。