核与辐射技术的广泛应用为人类带来了巨大的利益，同时也伴随着辐射损害的潜在风险^[1]。特别是当发生核或辐射突发事故时，迅速准确地评估受照剂量，对于后续的医学救治工作极为关键^[2]。传统的细胞遗传学方法，如非稳定性染色体畸变分析，被公认为事故生物剂量估算的“金标准”，但该方法由于实验周期长、工作量大，以及对分析者技术要求高等缺点，难以满足对较大人群进行生物剂量估算的要求^[3]。因此，寻找灵敏、特异的新型辐射生物标志物，对于突发事故下的快速剂量分类和辐射暴露水平评估是非常有必要的。近年来研究发现，外周血微小RNAs(miRNAs)凭借其取材方便、检测方法快速、对电离辐射响应好等优点，具备成为辐射生物标志物的潜力^[4]。本文系统综述miRNAs的生物特性及其作为外周血辐射生物标志物的研究进展，以期为同行开展辐射损伤评估及健康风险监测研究提供理论参考。

一、miRNAs的特点与作用

miRNAs是一类长度约19~24个核苷酸(nucleotide，nt)的内源性非编码RNA分子^[5]，通过“种子序列”(miRNA与mRNA互补的一段序列，长度约为2~7个nt)与靶基因mRNA的3'非翻译区(3'UTR)特异性结合，在转录后水平调控基因表达^[6]。其生物合成遵循严格的Drosha-Dicer酶切级联反应：细胞核内Drosha切割初级miRNAs(pri-miRNAs)生成前体miRNAs(pre-miRNAs)^[7]，经输出蛋白转运至胞质后由Dicer加工为成熟双链miRNAs^[8]，其中一条链与Argonaute蛋白结合形成RNA诱导沉默复合体，通过mRNA降解或翻译抑制实现基因调控^[9]。这种调控具有高度复杂性，单个miRNA可靶向数个基因，同一个靶基因位点也可能受多个miRNAs的调控，形成了复杂的调控网络^[10]，进而参与个体发育、细胞分化、细胞增殖、物种进化，以及疾病生理病理等生物学过程^[11]。凭借其调控网络的多样性和时空特异性，miRNAs在生物医学领域展现出多维应用潜力。作为生物标志物，miRNAs的组织特异性和体液稳定性使其成为非侵入性诊断工具，尤其在肿瘤、心血管疾病等复杂疾病的早期筛查中具有重要价值^[12]；基于人工合成miRNAs模拟物或抑制剂的靶向策略，可为癌症、纤维化疾病等提供精准干预途径^[13]；miRNAs也可以通过参与表观遗传-转录级联调控网络的构建，为复杂疾病病理研究提供关键理论依据。

二、外周血miRNAs作为生物标志物的优势

1. 外周血miRNAs的检测便捷性以及稳定性：外周血凭借其微创、易获取的核心优势，已成为生物标志物研究的理想载体。外周血miRNAs可以通过实时荧光定量多聚酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR)或者高密度荧光标记探针的方法进行检测，未来可以制成集成化生物芯片平台，非常适用于对较大人群样本进行快速、高通量的生物剂量评估^[14]。值得注意的是，血液中的miRNAs具有囊泡结构或结合蛋白保护，相较于蛋白质和长链RNAs，在样本处理与长期保存中具有较好的稳定性^[15]。这种天然的生物稳定性与便捷的检测特性相结合，使其在生物标志物的应用领域中展现出独特的实用价值。

2. miRNAs在不同物种间具有高度保守性：miRNAs作为高度保守的小分子RNAs，其分子进化特征具有重要的生物学意义。跨物种发育生物学研究表明，一些关键miRNAs在不同动物类群同源器官中呈现时空表达一致性，提示其在调控通路中具有深层功能的保守性^[16]。Friedman等^[17]通过分析人类基因的3′UTR区域，发现了miRNAs的靶基因存在保守性，并且这些保守的miRNAs在其他脊椎动物中的靶基因也保持高度一致性。这种跨物种稳定性为辐射生物标志研究提供了独特的优势。鉴于辐射研究中很难直接获得受照射的人体样本，通常以小鼠、大鼠、非人灵长类动物(non-human primate，NHP)作为研究对象，而miRNAs的系统保守性可以最大程度确保其在不同个体以及物种间的功能和表达具有高度可比性，进而使得来源于动物模型的实验数据在人类辐射生物学研究中显示出潜在的转化价值。近年来，已有大量研究显示外周血特异性miRNAs与某些疾病紧密相关，可以作为疾病早期诊断生物标志物，这为拓展其在辐射损伤评估中的应用提供了科学依据。

三、外周血miRNAs作为辐射生物标志物的研究

辐射生物标志物在辐射暴露水平的评估以及相关分子机制的探索过程中均发挥着重要的作用。已有研究表明，电离辐射作用于机体后，会引起外周血中各种血细胞的数量发生改变，同时也会对miRNAs的表达水平产生广泛影响^[18]。通过分析照射前后外周血中miRNAs表达谱的变化，进而筛选出差异表达显著且稳定存在的miRNAs作为辐射生物标志物，已成为放射生物学领域的研究热点之一。

1. 不同来源miRNAs作为辐射敏感指标的研究现状：辐射敏感miRNAs在血细胞中的分子应答研究已取得一定进展。近年来，多项研究系统揭示了与辐射暴露相关的miRNAs特征表达谱改变。Li等^[19]对小鼠进行0~8 Gy γ射线急性照射，分别在照射后24和48 h采集外周血并分离白细胞，进行miRNAs测序分析及qRT-PCR验证，发现照射后24 h白细胞中的miR-130b-5p、miR-184-3p和照射后48 h的miR-130b-5p、miR-423-5p、miR-676-3p的表达均与照射剂量呈线性正相关；而照射后24 h，miR-148b-5p、miR-26a-2-3p的表达与剂量呈线性负相关。Port等^[20]将4只狒狒分为两组，分别暴露于2.5和5 Gy的γ射线全身照射后，收集全血样本并提取总RNA，应用qRT-PCR对初步筛选的70个差异表达miRNAs进行独立验证，结果表明其中4种miRNAs(miR-378-1、miR-1305、miR-331-5p、miR-454)的表达水平在照后7 d发生了10~28倍的显著变化，而miR-212在照射后7、28和75 d表现出48~77倍的持续上调。有研究应用0~6 Gy γ射线照射小鼠全血及人外周血，于照射后4 h分离小鼠白细胞，进行miRNAs测序分析，通过qRT-PCR对初步筛选的5个辐射敏感miRNAs进行验证，发现miR-122-5p的表达水平在小鼠白细胞中呈剂量依赖性上调，而miR-150-5p则表现为剂量依赖性下调，这一结果与人外周血淋巴细胞中的表达趋势相一致^[21]。Song等^[22]研究发现，经0~10 Gy γ射线照射人永生化淋巴母细胞(AHH-1)后，4和24 h检测到15个miRNAs的表达均呈上调趋势，其中6个miRNAs(miR-145、miR-663、miR-1273g-3p、miR-6090、miR-6727-5p和miR-7641)在AHH-1细胞和离体人外周血淋巴细胞中均呈现随γ射线剂量升高而明显上调的特征。上述研究表明辐射诱导血细胞miRNAs表达水平改变具有成为辐射生物标志物的潜力。

血清miRNAs因其独特的分子稳态特征，在辐射生物标志物领域展现出重要的应用价值。Chakraborty等^[23]对小鼠进行9.75 Gy γ射线的全身辐照后，于照后0、1、3、7、9 d对其血清miRNAs表达谱进行分析，结果表明miR-126-3p、miR-150、miR-342-3p、miR-151-3p、miR-139-3p和miR-142呈现差异表达。Tsogbadrakh等^[24]应用无扩增杂交的定量方法分析血清中miRNAs，发现经0、2、3和4 Gy X射线全身照射后24 h，造血系统人源化NSGS(hu-NSGS)小鼠血清中hsa-miR-188-5p、hsa-let-7a-5p、hsa-miR-612、hsa-miR-671-5p和hsa-miR-675-5p的表达呈显著上调。May等^[25]对NHPs的胸肺部进行9.8或10.7 Gy的X射线照射，在照后270 d内持续收集NHPs的血清并进行miRNAs测序分析，以鉴定与胸部辐射剂量相关的miRNAs差异表达谱。初步筛选78个差异表达miRNAs，其中10个miRNAs的表达水平随剂量的升高而增加，并且miR-26b、miR-34a、miR-30a、miR-34c和miR-454的相对表达量呈时间依赖性上调。另一项研究对恒河猴进行7.2 Gy γ射线全身照射，于照后24、36、48和96 h收集血液样本，经测序分析发现，恒河猴血清中一些miRNAs在辐射后24~36 h内表达量呈短暂增加(如miR-375、miR-185-5p)，而其他miRNAs的表达则表现出持续下调(如miR-423-5p)或上调(如miR-30a-5p、miR-27b-3p)的特征^[26]。Wei等^[27]发现不同射线类型如碳离子、铁离子和X射线均可诱导小鼠血清中miR-200b-5p的表达水平显著升高，并且在0~2 Gy的剂量范围内具有明显的剂量依赖性，进一步提示血清中特定miRNAs的表达谱变化与个体的辐射暴露水平密切相关，为构建新型辐射生物剂量监测体系提供了分子基础。

此外，电离辐射也可以诱导血浆中miRNAs表达谱发生改变。有研究对急性淋巴细胞性白血病患者进行5和10 Gy γ射线全身照射后，在照后12 h收集血浆样本，并对血浆中的miRNAs进行分析，发现患者血浆中含有18种差异表达的miRNAs，其中17种为上调，特别是miR-4532、miR-4634、miR-4655-5p、miR-4763-3p、miR-4785、miR-6087、miR-6850-5p和miR-6869-5p显示出一定的剂量效应关系^[28]。另一项研究对NHPs进行致死剂量(6.5 Gy)和亚致死剂量(1和3 Gy)的γ射线照射，并对照后7 d内不同时间点血浆miRNAs的剂量效应关系进行分析，发现miR-1-5p、miR-146a-5p、miR-150-5p、miR-206、miR-342-3p、miR-574-5p和miR-1283的表达水平变化具有时间和剂量特异性，特别是miR-574-5p在辐射暴露后显示出明显的剂量依赖性增加^[29]。通过检测血浆miRNAs的表达水平变化能够对机体是否受到辐射进行预测，还可进一步分析辐射剂量和辐射损伤程度，进而为辐射损伤的评估提供实验依据。

近年来，研究发现细胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)是一种可靠的用于寻找新型生物标志的来源。miRNAs不仅存在于细胞内，还可以通过EVs分泌到细胞外，由于有囊泡包裹，很难被RNA酶降解，可确保miRNAs在血液中能够稳定存在并且准确反映体内真实的变化情况。有研究对离体正常人外周血进行0、0.1、2和6 Gy的X射线照射，在照射后72 h分离外周血单核细胞进行miRNAs表达谱分析，发现辐射暴露显著改变了供体细胞EVs中miRNAs的表达水平；通过qRT-PCR证实了照射后EVs中miR-34c-5p、miR-34a-5p和miR-20a-5p发生显著上调，而miR-574-5p和miR-451呈现下调趋势，并且这些变化是剂量依赖性的^[30]。另一项研究应用2 Gy γ射线离体照射健康人外周血，分离外周血单核细胞和血浆共培养24 h，利用RT-qPCR对来源于血浆外泌体的miRNAs进行分析，共筛选出58个差异表达miRNAs，其中miR-204-5p、miR-92a-3p和miR-31-5p的表达明显上调^[31]。Zhang等^[32]对小鼠进行0、2、6.5和8 Gy的X射线全身照射，发现血清来源的EVs中miRNAs的表达谱特征可以有效区分照射后不同时间点(0、24、48和72 h)的生物样本，同时辐射诱导的miR-151-3p和miR-128-3p在24 h内显著且持续的上调。Huber等^[33]对人外周血单核细胞进行0、1、2和4 Gy的X射线照射后96 h，发现其释放的EVs中miR-34a-5p的表达水平在照射后呈剂量依赖性上调。上述研究结果提示，电离辐射诱导的外泌体miRNAs表达水平变化有可能作为生物剂量估算的标志物，但仍需对相关基因的剂量效应关系和时间响应范围进行系统地探索。

2. 外周血辐射敏感miRNAs在生物剂量评估中的初步应用：miRNAs作为潜在的生物标志物，近年来在新型辐射生物剂量评估技术的开发中展现出一定的优势。Yadav等^[34]建立了一种基于外周血miR-150-5p和miR-23a-3p的检测体系，该方法应用对辐射不敏感的miR-23a-3p校正个体差异，依据血液中辐射剂量依赖性下调的miR-150-5p表达水平改变对γ射线与中子照射的小鼠模型及放疗患者进行早期剂量监测，实现了0.5~3.5 Gy剂量范围的精准剂量重建(分辨率±0.5 Gy)。Aryankalayil等^[35]对小鼠进行2~15 Gy的X射线全身照射后，在照后6、24和48 h对其血浆样本进行miRNAs微阵列分析，鉴定出一个包含23个miRNAs表达特征谱的辐射剂量预测模型。Ancel等^[36]对C57BL/6J小鼠模型的后肢进行0、20、40和80 Gy X射线照射，于照后7、10和14 d后取样，通过血浆miRNAs表达谱分析，发现8种miRNAs组合(miR-18a-5p、miR-139-5p、miR-146a-5p、miR-148b-3p、miR-150-5p、miR-195-5p、miR-532-5p和miR-342-3p)可以有效地区分受照与未受照样本，并对辐射损伤程度进行预测，特别是在剂量分类方面表现出较强的稳健性。Martello等^[37]对小鼠进行4和8 Gy X射线全身照射后，分别于1、2、3和7 d收集血液样本，经qRT-PCR验证后发现，小鼠外周血中的多个let-7家族成员(let-7a、let-7f、let-7e、let-7g和let-7d)可预测较高剂量(4和8 Gy)辐射暴露，而这些miRNAs在辐射后的表达变化呈现剂量依赖性，并且在照后2和3 d达到峰值。Jia等^[38]构建了致死剂量(10 Gy)和亚致死剂量(6.5 Gy)的小鼠γ射线全身照射模型，分别在照射后第1和第3天收集小鼠血清进行miRNAs测序，共筛选出22个仅在10 Gy照射后异常表达的血清miRNAs，RT-qPCR验证结果发现，照射后1 d，10 Gy组miR-374c-5p和miR-194-5p的表达水平显著下降；照射后3 d，10 Gy组miR-192-5p表达水平显著上升，miR-223-3p表达水平显著下降，提示上述4个miRNAs可作为预测致死照射剂量的候选生物标志物。Rogers等^[39]对接受X射线全身照射后的猕猴血清miRNAs表达谱分析后发现，3种miRNAs(miR-133 b、miR-215、miR-375)的组合可以较准确地区分辐射损伤程度(5.8、6.5或7.2 Gy)，并且这3种miRNAs表现出一定的进化保守性。

综上所述，外周血miRNAs在辐射损伤中的生物标志作用体现在多个层面，细胞内、血清、血浆中以及EVs中的miRNAs均对辐射表现出较高的敏感性。这些miRNAs不仅可作为是否受到照射的关键分子指标，还能提供预测辐射损伤程度以及揭示相关生物学变化的重要信息。目前，利用外周血miRNAs评估辐射损伤的方法主要分为两大类，一是基于miRNAs表达谱分析对受照个体进行剂量分类，但由于不同研究模型中miRNAs表达谱的再现性较差，需要对该方法用于辐射生物剂量评估的特异性和准确性进行系统验证；另一种方法是鉴定一组外周血miRNAs，在此基础上，建立一套基于辐射敏感miRNAs的剂量评价模型，以适应不同暴露场景下的辐射生物剂量评估。

四、结语

近年来，随着放射生物学研究的不断发展，外周血miRNAs作为电离辐射生物标志物的潜在应用价值日益凸显。研究证实，电离辐射可诱导外周血miRNAs表达谱发生显著改变，其表达水平随暴露时间和辐射剂量呈现规律性变化特征，这一动态调控特性为辐射损伤的早期生物剂量评估提供了新的分子标志物选择依据。然而，当前基于外周血miRNAs的辐射生物剂量评估技术仍面临一些挑战，其表达谱易受辐射类型、照射剂量、剂量率以及暴露时间等因素的影响，同时个体间辐射敏感性差异对生物标志物的筛选提出了更高的要求^[40]。此外，miRNAs的分子调控网络可能与病理生理过程(如炎症反应、氧化应激等)存在交叉干扰，进而影响其作为辐射特异性生物标志物的诊断效能。因此，建立基于多参数的生物剂量评估体系将是未来辐射生物剂量学研究的一个重要方向，通过整合分析不同水平的辐射敏感指标变化，可以更加全面地评估辐射暴露水平，为辐射损伤的早期诊断和治疗提供科学依据和技术支撑。

利益冲突  无

作者贡献声明  周瑞霞负责文献收集和论文撰写；李爽指导论文撰写与修改