Measuring the quantity of miRNAs in tissues of different physiological and pathological conditions is an important first step to investigate the functions of miRNAs. Matched samples from normal state can provide essential baseline references to analyze the variation of miRNA abundance. We provided expression data of 345 miRNAs in 40 normal human tissues, which identified universally expressed miRNAs, and several groups of miRNAs expressed exclusively or preferentially in certain tissue types. Many miRNAs with co-regulated expression patterns are located within the same genomic clusters, and candidate transcriptional factors that control the pattern of their expression may be identified by a comparative genomic strategy. Hierarchical clustering of normal tissues by their miRNA expression profiles basically followed the structure, anatomical locations, and physiological functions of the organs, suggesting that functions of a miRNA could be appreciated by linking to the biologies of the tissues in which it is uniquely expressed. Many predicted target genes of miRNAs that had specific reduced expression in brain and peripheral blood mononuclear cells are required for embryonic development of the nervous and hematopoietic systems based on database search. We presented a global view of tissue distribution of miRNAs in relation to their chromosomal locations and genomic structures. We also described evidence from the cis-regulatory elements and the predicted target genes of miRNAs to support their tissue-specific functional roles to regulate the physiologies of the normal tissues in which they are expressed.

Abstract MicroRNAs are small noncoding RNAs that function by regulating target gene expression posttranscriptionally. They play a critical role in developmental and physiologic processes and are implicated in the pathogenesis of several human diseases including cancer. We examined the expression profiles of 241 human microRNAs in normal tissues and the NCI-60 panel of human tumor-derived cell lines. To quantify microRNA expression, we employed a highly sensitive technique that uses stem-loop primers for reverse transcription followed by real-time PCR. Most microRNAs were expressed at lower levels in tumor-derived cell lines compared with the corresponding normal tissue. Agglomerative hierarchical clustering analysis of microRNA expression revealed four groups among the NCI-60 cell lines consisting of hematologic, colon, central nervous system, and melanoma tumor–derived cell lines clustered in a manner that reflected their tissue of origin. We identified specific subsets of microRNAs that provide candidate molecular signatures characteristic of the tumor-derived cell lines belonging to these four clusters. We also identified specific microRNA expression patterns that correlated with the proliferation indices of the NCI-60 cell lines, and we developed evidence for the identification of specific microRNAs as candidate oncogenes and tumor suppressor genes in different tumor types. Our results provide evidence that microRNA expression patterns may mark specific biological characteristics of tumors and/or mediate biological activities important for the pathobiology of malignant tumors. These findings call attention to the potential of microRNAs to provide etiologic insights as well as to serve as both diagnostic markers and therapeutic targets for many different tumor types. [Cancer Res 2007;67(6):2456–68]