Buyrak rivojlanishi va kasalliklarida mikroRNKlar Ⅲ

Wilms o'simtasida MiRNKlar

Wilms shishi,yokinefroblastoma, eng keng tarqalgan bolalik hisoblanadibuyrak saratoni, Shimoliy Amerikada 10,000 boladan 1 tasi (111) bilan kasallangan. Bu asosan sporadik kasallik bo'lib, oilaviy shakllar taxminan 1-2% hollarda uchraydi (112, 113). Vilms o'smalari aberrant nefrogenezdan kelib chiqadi, bu erda pluripotent embrion buyrak prekursorlari ajralib turolmaydi va saqlanib qoladi.tug'ruqdan keyingi hayotga anormal tarzda(111, 114, 115). Ushbu o'smalar gistologik jihatdan o'xshaydirivojlanayotgan buyraklarbilanbuzilgan morfologiya(116) va WT1 (117-119), CTNNB1 (120), SIX1/2 (121, 122) va TP53 (123, 124) kabi homila nefrogenezida ishtirok etadigan genlardagi mutatsiyalar taxminan 40% bilan bog'liq. Vilms o'smalari (125). Wilms o'smalarining butun genom va butun ekzom ketma-ketligidan foydalangan holda so'nggi tadqiqotlar saraton xavfi genlarida (REST, CHEK2, PALB2) (126, 127), nefrogenez jarayonida giston modifikatsiyalariga vositachilik qiluvchi oqsillarni kodlovchi genlarda (BCOR, MAP3K4) yangi mutatsiyalarni aniqladi (126). ) va miRNKni qayta ishlovchi genlar (121, 122, 128, 129).

BUYRAK KASALIGI BORLARGA CISTANCHI QANCHA QANCHA ISHLATILADI?

MiRNKni qayta ishlovchi genlar orasida DROSHA, DGCR8, DICER1, TARBP2 va XPO5 mutatsiyalari (eksport 5 kodlari) aniqlangan va neoadjuvant kimyoterapiya bilan davolangan Wilms o'smalarida qayd etilgan (3-rasm) (121, 128, 1912). ). Tekshirilgan Wilms o'smalarining taxminan 33% miRNKni qayta ishlash yo'li genlarida zararli mutatsiyalarni ko'rsatadi (128). DROSHA RNase IIIb domenining metal-bog'lanish (Mg2+) qoldig'ida takrorlanuvchi hotspot mutatsiyasi (E1147K) Wilms o'simtasiga xos bo'lib ko'rinadi, bu domenning katalitik faolligini bekor qiladi, natijada to'liq bo'lmaydi. pri-miRNKlarning ajralishi va miRNKning kamolotga uchrashi (128). DICER1 ning RNase IIIb domeniga ta'sir qiluvchi somatik hotspot mutatsiyalari 5p miRNKlarning (miRNKdan oldingi soch qisqichining 5'-qo'lidan olingan) qayta ishlanishiga putur etkazadi (129) va ko'pincha DICER1 bilan tandemda ishlaydigan "ikkinchi zarba" mutatsiyalari sifatida topiladi. DICER1 sindromida (turli xil o'smalarga sezuvchanlikni oshiradigan kasallik) Wilms o'simtasini qo'zg'atadigan germline mutatsiyalari (130-132). Vilms o'smalarida DICER1 funktsiyasining buzilishi sichqoncha nefron progenitatorlarida Dicer1 ning yo'qolishidan farqli o'laroq, apoptozning kuchayishi va nefrogenezning muddatidan oldin to'xtashi (72-75) dan farqli o'laroq, nima uchun buzilganligi noma'lum bo'lib qolmoqda. Ba'zi potentsial imkoniyatlar orasida gen dozalash faolligi hujayraning omon qolishini aniqlashda hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lishi yoki RNase IIIb domenidagi mutatsiyalar DICER1 tomonidan miRNK ulanishining o'ziga xosligiga ta'sir qilishi mumkin.

MiRNKni qayta ishlovchi genlardagi mutatsiyalar muhim miRNKlarning, shu jumladan miR-200 (121) va let{3}} oila a'zolarining (3-rasm) (121, 129) a'zolarining regulyatsiyasi bilan bog'liq. MiRNKlar va RNKni bogʻlovchi Lin28 oqsili -7 oʻsishni ragʻbatlantiruvchi gen Igf2 (133) regulyatsiyasi orqali sichqon nefrogenezining toʻxtash vaqtini nazorat qilish uchun birgalikda ishlasin. Buyrak rivojlanishida Lin28 ning haddan tashqari ko'payishi nefrogen progenitatorlarning kengayishiga olib keladi, bu ularning yakuniy differentsiatsiyasi to'lqinini inhibe qiladi, bu esa odam Wilms o'simtasini juda eslatuvchi neoplastik transformatsiya bilan yakunlanadi (134). LIN28B DNK nusxasi sonining ko'payishi va let{16}}a DNK nusxasining yo'qolishi odam Wilms o'simta namunalarining mos ravishda 25% va 46% da kuzatiladi (126). Ushbu kuzatuvlarga muvofiq, let-7ning oldindan ishlangan shakllarini degradatsiyalash uchun mas'ul bo'lgan ekzoribonukleazni kodlaydigan inson DISL3L2 genidagi germline mutatsiyalari Perlman sindromini va Wilms o'simtasiga moyillikni keltirib chiqaradi (135, 136). Perlman sindromi - makrosomiya, polihidramnioz, yuz dismorfologiyasi, buyrak displazi va nefroblastomatoz (Wilms o'simtasining oldingi lezyoni) bilan tavsiflangan tug'ma o'sish sindromi (137). Neonatal davrda omon qolgan Perlman sindromi bo'lgan chaqaloqlar orasida 64% Wilms shishi rivojlanadi (138). Qizig'i shundaki, tekshirilgan sporadik Wilms o'smalarining taxminan 30 foizida DISL3L2 ning to'liq yoki qisman o'chirilishi aniqlangan (136).

Yaqinda o'tkazilgan tadqiqot Wilms shishi etiologiyasida miRNK tartibga solish tarmog'ining ahamiyatini kuchaytirdi. Mualliflar pleiomorfik adenoma geni 1 (PLAG1) miRNKni qayta ishlovchi genlardagi mutatsiyalar bilan Wilms o'smalarida eng barqaror yuqori tartibga solinadigan genlardan biri ekanligini aniqladilar (125). Rivojlanayotgan sichqon buyragida PLAG1 ning ektopik ifodasi neoplaziyani keltirib chiqaradi, bu uning maqsadli geni, Wilms o'simtasi IGF2 onkogenining transaktivatsiyasi bilan birga keladi. Wilms o'smalarida pastga regulyatsiya qilingan miR-16 va miR-34 PLAG1 ifodasining potentsial regulyatorlari sifatida aniqlandi (125). 2-jadvalda Wilms o'simtasi etiologiyasi bilan bog'liq bo'lgan o'ziga xos miRNKlarning aberrant ifodasi haqida xabar bergan boshqa tadqiqotlar jamlangan. Qizig'i shundaki, bu miRNKlar o'zlarining maqsadlarining tabiatiga qarab, Vilms o'simtasi rivojlanishi sharoitida onkogenlar (oncomiRlar deb ataladi) yoki o'simtani bostiruvchi sifatida ishlashi mumkin.

MiRNKlar potentsial biomarkerlar va terapevtik agentlar sifatida

Hujayra ichidagi joylashuvidan tashqari, miRNKlar biologik suyuqliklarda, jumladan qon, plazma, siydik, ona suti va tupurikda ham sezilarli miqdorda mavjud (139). Ushbu aylanib yuruvchi miRNKlar mikrozarrachalar (ekzosomalar, mikrovezikullar va apoptotik tanalar) (140, 141), AGO (142) yoki nukleofosmin 1 oqsillari (143) bilan konjugatsiyalangan yoki HDL ga (144) yuklangan holda joylashgan bo'lib, ularni ajoyib qiladi. qaynoq, pH ning haddan tashqari o'zgarishi, uzoq vaqt saqlash va ko'p muzlatish-eritish davrlari (145, 146) kabi noqulay sharoitlarda ham barqaror. Shunday qilib, biologik suyuqliklardagi miRNK imzolari fiziologik yoki kasallik holatlari bilan bog'liqlikni aks ettirishi mumkin (147). Bu xususiyatlar birgalikda aylanma miRNKlarni kasallik tashxisi va prognozi uchun noinvaziv biomarkerlar sifatida foydalanish uchun jozibador qiladi.

Aylanib yuruvchi miRNKlarni to'g'ridan-to'g'ri fraktsiyalanmagan biologik suyuqliklardan yoki hujayradan tashqari lar vazikul preparatlaridan sotuvda mavjud bo'lgan ekstraksiya to'plamlari (148) yoki TRIzol (149) yordamida olish mumkin. Izolyatsiya qilinganida, miRNKlar -70 darajada saqlanishi va 1 yilgacha barqaror bo'lishi mumkin (148). Mikroarray gibridizatsiyasi, qPCR va keyingi avlod sekvensiyasini o'z ichiga olgan miRNK profilini yaratish uchun bir nechta platformalar mavjud (150). Mikroarray va qPCR ma'lum miRNKlarning ifodasini tekshirish uchun eng ko'p qo'llaniladigan metodologiyalardir (151). Ikkala usulning ham afzalliklari bor, chunki ulardan foydalanish oson, RNK belgilaridan ma'lumotlarni yaratishgacha nisbatan tez va nisbatan tejamkor (152). Biroq, ular prob va primer dizayni uchun ma'lumotlar bazalarida miRNK ketma-ketliklarining mavjudligi va aniq izohiga tayanadi (150). Qimmatroq bo'lsa-da, keyingi avlod sekvensiyasi ma'lum va yangi miRNK turlarini bir vaqtning o'zida aniqlash imkonini beradi va yuqori sezuvchanlikni ta'minlaydi (153). Bundan tashqari, keyingi avlod sekvensiyasining yagona nukleotidli rezolyutsiyasi miRNKning maqsadli o'ziga xosligini o'zgartiradigan uzunligi, ketma-ketligi yoki ikkalasi (154, 155) bo'yicha kanonik izoformlardan farq qiluvchi etuk miRNK izoformlari bo'lgan izomiRlarni aniqlash imkonini beradi (154, 155). 156).

Turli tadqiqotlar bolalar buyrak kasalliklari uchun biomarkerlar sifatida aylanma miRNK potentsialini o'rganib chiqdi (157-160). Misol uchun, bir tadqiqot Wilms o'smasi bo'lgan bemorlarning qon zardobida sezilarli darajada ko'tarilgan 14 miRNKni aniqladi. Qizig'i shundaki, miR{3}}p va miR{4}}p ifodasiga asoslangan imzo bu bemorlarni sog'lom nazoratdan aniqlik, sezgirlik va o'ziga xoslik bilan farqlashi mumkin (159). Ushbu tadqiqot va boshqa ko'plab tadqiqotlar natijalari aylanma miRNKlarning biomarkerlar sifatida potentsialini o'rganish uchun jozibali motivatsiya bergan bo'lsa-da, keng tarqalgan klinik qo'llashdan oldin sohadagi bir qancha to'siqlarni engib o'tish kerak. Birinchidan, namunalarni tozalash (161) va tahlil qilish uchun standartlashtirilgan metodologiyaning yo'qligi (masalan, miRNK profillash platformalaridagi farqlar, 162, 163-raqamlar; yoki smRNA-Seq kutubxonasidagi farqlar) tufayli tadqiqotlar o'rtasida nisbiy konsensus mavjud emas. tayyorlash usullari, s. 164). Ikkinchidan, katta namunali tadqiqotlar va aniq tadqiqotlar bo'yicha batafsil tadqiqotlar yo'qligikasalliklar.Yana bir muhim jihat shundaki, yosh, jins va tashqi omillar (masalan, tamaki, spirtli ichimliklar va boshqalar) kabi chalkash o'zgaruvchilarning miRNK profillariga ta'siri to'liq o'rganilmagan (chuqur ko'rib chiqish uchun, iltimos, havolaga qarang. 165).

Terapevtik tomondan, miRNKga asoslangan bir nechta dorilar hozirda klinik sinovdan o'tkazilmoqda, ammo FDA tomonidan ruxsat berilmagan (166, 167). MiRNK terapiyasining asosiy yondashuvlari miRNK mimikalari yordamida miRNK darajasini tiklash yoki antagomiRlar yordamida o'ziga xos miRNKlarni inhibe qilishni o'z ichiga oladi (168). MiRNKga asoslangan terapevtik vositalarni ishlab chiqish bilan bog'liq muammolardan biri har bir kasallik uchun miRNK nomzodlarini aniqlashdir. Har bir kasallikda bir nechta miRNKlar tartibga solinmaganligi sababli, terapevtik aralashuvga nomzod miRNKlarni qisqartirish uchun ko'rib chiqilayotgan miRNKlar ta'sir qiladigan patofiziologik mexanizmlarni ko'rib chiqadigan in vitro va in vivo tahlillari bilan birgalikda bemor namunalarini sinchkovlik bilan tahlil qilish kerak (168, 169). Yana bir qiyinchilik in vivo barqarorlikni yaxshilash va minimal toksiklik va maqsaddan tashqari ta'sirlar bilan o'ziga xos dori vositalarini etkazib berish strategiyalarini ishlab chiqishni o'z ichiga oladi. RNK molekulalari pentoza halqasida 2'-gidroksil guruhi mavjudligi sababli kimyoviy jihatdan beqaror. Qon zardobida yoki hujayralarning endotsitik bo'linmasida mavjud bo'lgan nukleazlardan yuqori barqarorlik va himoyani ta'minlash uchun biotexnologik kompaniyalar umurtqa pog'onasida kimyoviy modifikatsiyaga ega (2'-O-metil guruhi, fosforotioat yoki qulflangan nuklein kislotalar) RNK molekulalarini yaratdilar (166). In vivo yetkazib berishga kelsak, texnologiyalar lipidga asoslangan (masalan, lipid nanopartikullari va neytral lipozoma) va boshqa ko'plab strategiyalar qatorida maqsadli qismga konjugatsiyalangan dendrimerlarni o'z ichiga oladi. MiRNKni etkazib berish tizimlari bilan bog'liq asosiy muammolar immunotoksiklik va kasallik joyiga maqsadli yaqinlikdir (170). Turli xil yuborish usullari (intraperitoneal, tomir ichiga va teri osti in'ektsiyalari) yoki buyraklarga xos va induksiyali promotorlarni o'z ichiga olgan vektorlardan foydalanish orqali buyrakni tanlab maqsadli aniqlash va boshqa to'qimalar va organlarda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan salbiy ta'sirlarning oldini olish uchun muvaffaqiyatli qo'llanilgan (171, 172). ).

Jadval 2. Wilms o'simtasida o'zgartirilgan miRNKlar ro'yxati

MiRNKlar roʻyxati, tahlil qilingan namunalar/namunalar, tegishli nazorat bilan solishtirganda ushbu namunalar/namunalarda kuzatilgan miRNK darajalari, maqsadli gen, miRNK oʻzgarishlarining oqibatlari va havolalar. CAMKK2, kaltsiy / kalmodulinga bog'liq protein kinaz kinaz 2; CDC7, hujayra bo'linish sikli 7; CDH1, kaderin 1; CREB1, cAMP-javob elementi-bog'lovchi oqsil 1; EYA1, ko'zlar homologi yo'q 1; E2F3, E2F transkripsiya omili 3; FRS2, FGF retseptorlari substrati 2; Glut1, glyukoza tashuvchisi 1; IGF1R, IGF1 retseptorlari; Jag1, jagged1; MET, mezenximal-epitelial o'tish; MKNK1, MAPK bilan o'zaro ta'sir qiluvchi serin/treonin kinaz 1; PTEN, fosfataza va tensin homologi; PUMA, p{29}}apoptozning yuqori tartibga solinadigan modulyatori; p73, o'simta oqsili p73; SIX1, sineoculis homeobox homologi 1; TGFBR1, TGF-retseptor 1; WT, Wilms shishi.

Xulosa

miRNK biogenezi, miRNK ekspressiyasini tartibga solish va miRNK funktsiyasi haqida 1993 yilda miRNKlar kashf etilganidan beri ma'lumotlar portlashi sodir bo'ldi (6, 7). Bu oddiy fiziologiyada ham, ko'plab kasalliklarning patofiziologiyasida ham miRNKlar qanday ishlashini tobora ortib borayotgan tushunish bilan birga keldi. MiRNK ekspressiyasining disregulyatsiyasi buyrakning erta rivojlanishini buzadi va CAKUT va Wilms o'simtasi kabi rivojlanishdagi buyrak kasalliklarining patogenezida ishtirok etishi aniq bo'ldi. MiRNKlarni biomarkerlar va yangi dori maqsadlari sifatida qo'llash bo'yicha so'nggi o'zgarishlar tufayli miRNKlar buyraklar rivojlanishi va kasalliklarini qanday tartibga solishi haqidagi tushunchalar ushbu kasalliklarga yangi diagnostika va terapevtik yondashuvlarda ulardan qanday foydalanish mumkinligini tushunish uchun juda muhimdir. Ushbu sa'y-harakatlarni to'liq amalga oshirish uchun buyraklar uchun kichik oligonükleotid terapevtiklarini optimallashtirish texnologiyalaridan tashqari, buyrak rivojlanishidagi o'ziga xos miRNKlarning funktsiyasini aniqlaydigan kelajakdagi tadqiqotlar juda muhimdir.

Minnatdorchilik

JH laboratoriyasi NIH Milliy diabet va ovqat hazm qilish va buyrak kasalliklari institutining grantlari (R01DK125015 va R01DK102843) tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. DMC Nefrotik sindromni o'rganish tarmog'i martaba rivojlantirish mukofoti va Pitsburg bolalar kasalxonasi tadqiqot maslahat kengashi doktorlikdan keyingi stipendiya tomonidan qo'llab-quvvatlandi. MT Pitsburg universiteti yozgi tadqiqot amaliyoti dasturi (R25DK119180) tomonidan qo'llab-quvvatlandi. Raqamlar BioRender.com bilan yaratilgan. Murojaat uchun manzil: Jaklin Xo, Nefrologiya bo'limi, Pediatriya bo'limi, Pitsburgdagi UPMC bolalar kasalxonasi, Rangos tadqiqot markazi, Penn Ave., 4401, Pitsburg, Pensilvaniya 15224, AQSh. Telefon: 412.692.9440; Elektron pochta: jacqueline.ho2@chp.edu.

1. Kozomara A va boshqalar. miRBase: mikroRNK ketma-ketligidan funktsiyaga. Nuklein kislotalari Res. 2019;47(d1): D155–D162.

2. Fridman RC va boshqalar. Aksariyat sutemizuvchilar mRNKlari mikroRNKlarning saqlanib qolgan nishonlaridir. Genom Res. 2009;19(1):92–105.

3.Ghildiyal M, Zamore PD. Kichik jim RNKlar: kengayayotgan koinot. Nat Rev Genet. 2009;10(2):94–108.

4. Djuranovic S va boshqalar. miRNK vositachiligida translyatsion repressiya yo'li bilan genlarning o'chirilishi, so'ngra mRNKning o'liksizlanishi va parchalanishi.

Fan. 2012;336(6078):237–240.

5. Huntzinger E, Izaurralde E. MikroRNKlar tomonidan genlarni o'chirish: translyatsion repressiya va mRNK parchalanishining hissasi. Nat Rev Genet. 2011;12(2):99–110. 6.Li RC va boshqalar. C. elegans geteroxronik geni lin-4 lin-14 ga antisensik komplementarlikka ega kichik RNKlarni kodlaydi. Hujayra.