MicroRNAs fl-Iżvilupp tal-Kliewi U l-Mard Ⅲ

MiRNAs fit-tumur ta' Wilms

tumur ta' Wilms,jewnefroblastoma, hija l-aktar tfulija komunikanċer tal-kliewi, b'inċidenza ta' 1 minn kull 10,000 tfal fl-Amerika ta' Fuq (111). Hija primarjament marda sporadika, għalkemm forom familjari jseħħu f'madwar 1%-2% tal-każijiet (112, 113). Tumuri ta’ Wilms joħorġu minn nefroġenesi aberranti, fejn prekursuri renali embrijoniċi pluripotenti jonqsu milli jiddifferenzjaw u jippersistub’mod anormali fil-ħajja ta’ wara t-twelid(111, 114, 115). Dawn it-tumuri jixbħu istoloġikamentjiżviluppaw kliewibi amorfoloġija mfixkla(116), u mutazzjonijiet fil-ġeni involuti fin-nefroġenesi tal-fetu, inklużi WT1 (117-119), CTNNB1 (120), SIX1/2 (121, 122), u TP53 (123, 124), huma assoċjati ma’ madwar 40% ta’ Tumuri Wilms (125). Studji reċenti li użaw is-sekwenzjar tal-ġenoma sħiħ u tal-eżoma sħiħ tat-tumuri Wilms identifikaw mutazzjonijiet ġodda fil-ġeni tar-riskju tal-kanċer (REST, CHEK2, PALB2) (126, 127), ġeni li jikkodifikaw proteini li jimmedjaw modifiki tal-histone waqt nefroġenesi (BCOR, MAP3K4) (126) ), u ġeni li jipproċessaw il-miRNA (121, 122, 128, 129).

KEMM JIEĦU GĦAL ĊISTANCHE BIEX TAĦDEM GĦAL PAZJENTI BIL-MARD TAL-KLIDI?

Fost il-ġeni li jipproċessaw il-miRNA, mutazzjonijiet f'DROSHA, DGCR8, DICER1, TARBP2, u XPO5 (kodifika l-exportin 5) ġew irrappurtati f'tumuri Wilms ikkurati b'kimoterapija naive għat-trattament u neoadjuvanti (Figura 3) (121, 122, 128, 129). ). Madwar 33% tat-tumuri Wilms eżaminati juru mutazzjonijiet ta 'ħsara fil-ġeni tal-mogħdija tal-ipproċessar tal-miRNA (128). Mutazzjoni ta' hotspot rikorrenti (E1147K) f'residwu met al-binding (Mg2+) tad-dominju RNase IIIb ta' DROSHA, li jidher li huwa uniku għat-tumur ta' Wilms, tabolixxi l-attività katalitika ta' dan id-dominju, li jirriżulta f'inkompleti qsim ta 'pri-miRNAs u maturazzjoni mnaqqsa ta' miRNA (128). Mutazzjonijiet hotspot somatiċi li jaffettwaw id-dominju RNase IIIb ta 'DICER1 ifixklu l-ipproċessar ta' miRNAs 5p (dawk derivati ​​mill-fergħa 5' tal-forn tax-xagħar pre-miRNA) (129) u spiss jinstabu bħala mutazzjonijiet "it-tieni hit" li jaġixxu flimkien ma 'DICER1 mutazzjonijiet tal-linja ġerminali biex jinduċu tumogeneżi ta' Wilms fis-sindromu DICER1 (disturb li jżid is-suxxettibilità għal varjetà ta' tumuri) (130-132). Għadu mhux ċar għaliex il-funzjoni indebolita ta 'DICER1 fit-tumuri ta' Wilms tirriżulta f'nefroġenesi persistenti u aberranti, b'differenza mit-telf ta 'Dicer1 fil-proġenituri tan-nephron tal-ġrieden, li tikkawża żieda fl-apoptożi u waqfien prematur tan-nefroġenesi (72-75). Xi possibbiltajiet potenzjali jinkludu li l-attività tad-dożaġġ tal-ġeni tista 'tkun kruċjali fid-determinazzjoni tas-sopravivenza taċ-ċelluli jew li mutazzjonijiet fid-dominju RNase IIIb jistgħu jaffettwaw l-ispeċifiċità tal-irbit ta' miRNA minn DICER1.

Mutazzjonijiet fil-ġeni li jipproċessaw il-miRNA huma assoċjati mal-downregulation ta 'miRNAs importanti, inklużi membri tal-miR-200 (121) u l-let-7 familji (Figura 3) (121, 129). Ħalli -7 miRNAs u l-proteina li torbot RNA Lin28 jiffunzjonaw flimkien biex jikkontrollaw iż-żmien tal-waqfien tan-nefroġenesi murina, possibilment permezz tar-regolamentazzjoni tal-ġene li jippromwovi t-tkabbir Igf2 (133). L-espressjoni żejda ta 'Lin28 matul l-iżvilupp tal-kliewi tikkawża espansjoni ta' proġenituri nefroġeniċi, billi tinibixxi l-mewġa finali ta 'divrenzjar tagħhom, li tilħaq il-qofol tagħha f'trasformazzjoni neoplastika li tfakkar ħafna fit-tumur Wilms uman (134). Numru akbar ta' kopji tad-DNA ta' LIN28B u telf ta' kopji tad-DNA ta' let-7a jidhru f'25% u 46% tal-kampjuni tat-tumur Wilms tal-bniedem, rispettivament (126). F'konformità ma 'dawn l-osservazzjonijiet, mutazzjonijiet tal-linja ġerminali fil-ġene uman DISL3L2, li jikkodifika exoribonuclease responsabbli għad-degradazzjoni ta' forom ipproċessati minn qabel ta 'let-7, jikkawżaw sindromu Perlman u predispożizzjoni għal tumur Wilms (135, 136). Is-sindromu ta 'Perlman huwa sindromu ta' tkabbir żejjed konġenitali kkaratterizzat minn makrosomja, polyhydramnios, dismorfoloġija tal-wiċċ, displasja renali, u nefroblastomatożi (leżjoni prekursur għal tumur Wilms) (137). Fost it-trabi bis-sindromu Perlman li jgħixu wara l-perjodu tat-twelid, 64% jiżviluppaw tumur Wilms (138). Interessanti, tħassir sħiħ jew parzjali ta' DISL3L2 instabu f'madwar 30% tat-tumuri ta' Wilms sporadiċi eżaminati (136).

Studju reċenti saħħaħ is-sinifikat tan-netwerk regolatorju miRNA fl-etjoloġija tat-tumur Wilms. L-awturi sabu li pleiomorphic adenoma gene 1 (PLAG1) huwa wieħed mill-ġeni l-aktar konsistenti upregulated fit-tumuri Wilms b'mutazzjonijiet fil-ġeni li jipproċessaw il-miRNA (125). L-espressjoni ektopika ta 'PLG1 fil-kliewi tal-ġrieden li qed jiżviluppaw tikkawża neoplażja, li hija akkumpanjata minn transattivazzjoni tal-ġene fil-mira tagħha, l-onkoġenu tat-tumur Wilms IGF2. miR-16 u miR-34, li huma downregulated fit-tumuri Wilms, ġew identifikati bħala regolaturi potenzjali tal-espressjoni PLAG1 (125). Tabella 2 tiġbor fil-qosor studji oħra li rrappurtaw espressjoni aberranti ta 'miRNAs speċifiċi assoċjati mal-etjoloġija tat-tumur ta' Wilms. Interessanti, dawn il-miRNAs jistgħu jiffunzjonaw bħala onkoġeni (imsejħa oncomiRs) jew suppressori tat-tumur fl-issettjar tal-iżvilupp tat-tumur Wilms, skont in-natura tal-miri tagħhom.

MiRNAs bħala bijomarkaturi potenzjali u aġenti terapewtiċi

Minbarra l-lokazzjoni intraċellulari tagħhom, il-miRNAs huma wkoll preżenti f'ammonti sinifikanti fil-fluwidi bijoloġiċi, inklużi demm, plażma, awrina, ħalib tas-sider, u bżieq (139). Dawn il-miRNAs li jiċċirkolaw jinstabu ppakkjati f'mikropartiċelli (eżosomi, mikrovesikuli, u korpi apoptotiċi) (140, 141), konjugati ma' proteini AGO (142) jew nucleophosmin 1 (143), jew mgħobbija f'HDL (144), li jagħmluhom notevoli. stabbli anki taħt kundizzjonijiet mhux favorevoli, bħal togħlija, varjazzjonijiet estremi fil-pH, ħażna estiża, u ċikli multipli ta 'iffriżar u tidwib (145, 146). Għalhekk, firem miRNA fil-fluwidi bijoloġiċi jistgħu jirriflettu assoċjazzjonijiet ma 'kundizzjonijiet fiżjoloġiċi jew ta' mard (147). Flimkien, dawn il-karatteristiċi jagħmlu l-miRNAs li jiċċirkolaw attraenti għall-użu bħala bijomarkaturi mhux invażivi għad-dijanjosi u l-pronjosi tal-mard.

Il-miRNAs li jiċċirkolaw jistgħu jiġu estratti direttament minn fluwidi bijoloġiċi mhux frazzjonati jew preparazzjonijiet tal-vesikuli lar extraċellulari bl-użu ta 'kits ta' estrazzjoni disponibbli kummerċjalment (148) jew TRIzol (149). Mal-iżolament, il-miRNAs jistgħu jinħażnu fi –70 grad u jibqgħu stabbli sa sena (148). Hemm diversi pjattaformi disponibbli għall-profili tal-miRNA, inkluż l-ibridizzazzjoni tal-mikroarray, qPCR, u sekwenzar tal-ġenerazzjoni li jmiss (150). Microarray u qPCR huma l-metodoloġiji l-aktar użati ta 'spiss biex jinvestigaw l-espressjoni ta' miRNAs magħrufa (151). Iż-żewġ metodi għandhom il-vantaġġi li huma sempliċi biex jintużaw, relattivament malajr mit-tikkettar tal-RNA sal-ġenerazzjoni tad-dejta, u relattivament kost-effettivi (152). Madankollu, huma jiddependu fuq id-disponibbiltà u l-annotazzjoni preċiża ta 'sekwenzi miRNA fid-databases għad-disinn sonda u primer (150). Għalkemm jiswa aktar, is-sekwenzjar tal-ġenerazzjoni li jmiss jippermetti l-iskoperta simultanja ta 'speċi miRNA kemm magħrufa kif ukoll ġodda u joffri sensittività għolja (153). Barra minn hekk, ir-riżoluzzjoni ta’ nukleotidu wieħed tas-sekwenzjar tal-ġenerazzjoni li jmiss tippermetti l-identifikazzjoni ta’ isomiRs, li huma iżoformi ta’ miRNA maturi li huma differenti minn dawk kanoniċi fit-tul, is-sekwenza, jew it-tnejn (154, 155), li jbiddlu l-ispeċifiċità tal-mira tal-miRNA ( 156).

Studji diversi investigaw il-potenzjal ta 'miRNAs li jiċċirkolaw bħala bijomarkaturi għal mard tal-kliewi pedjatriku (157-160). Pereżempju, studju wieħed identifika 14-il miRNAs li kienu rregolati b'mod sinifikanti fis-serum ta 'pazjenti bit-tumur ta' Wilms. Interessanti, firma bbażata fuq espressjoni miR-100-5p u miR-130-3p tista' tiddifferenzja lil dawn il-pazjenti minn kontrolli b'saħħithom bi preċiżjoni, sensittività u speċifiċità (159). Għalkemm is-sejbiet minn dan l-istudju u ħafna studji oħra pprovdew motivazzjoni konvinċenti biex jiġi esplorat il-potenzjal ta 'miRNAs li jiċċirkolaw bħala bijomarkaturi, diversi ostakli fil-qasam jeħtieġ li jingħelbu qabel applikazzjoni klinika mifruxa. L-ewwel, hemm nuqqas relattiv ta’ kunsens bejn l-istudji x’aktarx minħabba n-nuqqas ta’ metodoloġija standardizzata għall-purifikazzjoni (161) u l-analiżi tal-kampjuni (eż., differenzi fil-pjattaformi tal-profili tal-miRNA, refs. 162, 163; jew differenzi fil-librerija smRNA-Seq). metodi ta’ preparazzjoni, ref. It-tieni, huwa n-nuqqas ta 'studji ta' daqs kbir ta 'kampjun u investigazzjonijiet dettaljati dwar speċifiċimard.Aspett importanti ieħor huwa li l-influwenza ta 'varjabbli ta' konfużjoni bħall-età, is-sess, u fatturi esterni (eż., tabakk, alkoħol, eċċ.) Fuq profili miRNA ma ġietx esplorata bis-sħiħ (għal reviżjoni fil-fond, jekk jogħġbok irreferi għar-ref. 165).

Fuq in-naħa terapewtika, bosta mediċini bbażati fuq miRNA bħalissa jinsabu fi provi kliniċi iżda għadhom ma ngħatawx l-approvazzjoni tal-FDA (166, 167). L-approċċi ewlenin għat-terapija tal-miRNA jinvolvu r-restawr tal-livelli ta 'miRNA bl-użu ta' mimiċi tal-miRNA, jew inibizzjoni ta 'miRNAs speċifiċi bl-użu ta' antagomiRs (168). Waħda mill-isfidi assoċjati mal-iżvilupp ta 'terapewtiċi bbażati fuq miRNA hija l-identifikazzjoni ta' kandidati miRNA għal kull marda. Minħabba li miRNAs multipli huma disregolati f'kull marda, għandha ssir analiżi bir-reqqa tal-kampjuni tal-pazjenti flimkien ma' testijiet in vitro u in vivo li jindirizzaw il-mekkaniżmi patofiżjoloġiċi affettwati mill-miRNAs inkwistjoni biex jonqos il-miRNAs kandidati għal intervent terapewtiku (168, 169). Sfida oħra tinvolvi l-iżvilupp ta’ strateġiji biex tittejjeb l-istabbiltà in vivo u l-kunsinna tad-droga speċifika għas-sit b’tossiċità minima u effetti mhux fil-mira. Il-molekuli tal-RNA huma kimikament instabbli minħabba l-preżenza tal-grupp 2′-hydroxyl fuq iċ-ċirku tal-pentose. Biex jipprovdu stabbiltà u protezzjoni ogħla minn nukleażi preżenti fis-serum jew fil-kompartiment endoċitiku taċ-ċelloli, il-kumpaniji tal-bijoteknoloġija ġġeneraw molekuli RNA b'modifiki kimiċi (grupp 2′-O-methyl, fosforotioat, jew aċidi nuklejċi msakkra) fis-sinsla tagħhom (166). Fir-rigward tal-kunsinna in vivo, it-teknoloġiji jinkludu bbażati fuq il-lipidi (eż. nanopartiċelli tal-lipidi u liposomi newtrali) u dendrimeri konjugati għal frazzjoni mmirata, fost ħafna strateġiji oħra. Sfidi ewlenin assoċjati ma 'sistemi ta' twassil ta 'miRNA huma l-immunotossiċità u l-affinità speċifika għall-mira lejn sit tal-marda (170). Strateġiji ta’ twassil b’diversi metodi ta’ amministrazzjoni (injezzjonijiet intraperitoneali, ġol-vini u taħt il-ġilda) jew bl-użu ta’ vettori li fihom promoturi speċifiċi għall-kliewi u inducibbli intużaw b’suċċess għal mira selettiva tal-kliewi u biex jiġu evitati effetti negattivi potenzjali f’tessuti u organi oħra (171, 172). ).

Tabella 2. Lista ta 'miRNAs mibdula fit-tumur ta' Wilms

Lista ta' miRNAs, kampjuni/kampjuni analizzati, livelli ta' miRNA osservati f'dawn il-kampjuni/kampjuni mqabbla ma' kontrolli xierqa, ġene fil-mira, konsegwenzi ta' bidliet fil-miRNA, u referenzi. CAMKK2, proteina kinase kinase 2 dipendenti fuq il-kalċju/kalmodulin; CDC7, ċiklu tad-diviżjoni taċ-ċelluli 7; CDH1, cadherin 1; CREB1, proteina 1 li torbot l-element tar-rispons cAMP; EYA1, għajnejn assenti omologu 1; E2F3, fattur ta' traskrizzjoni E2F 3; FRS2, sottostrat tar-riċettur FGF 2; Glut1, trasportatur tal-glukożju 1; IGF1R, riċettur IGF1; Jag1, jagged1; MET, transizzjoni mesenchymal-epitelial; MKNK1, serine/threonine kinase 1 li jinteraġixxu mal-MAPK; PTEN, phosphatase u tensin homolog; PUMA, modulatur p53-upregolat tal-apoptożi; p73, proteina tat-tumur p73; SIX1, sineoculis homeobox homolog 1; TGFBR1, TGF- riċettur 1; WT, tumur ta' Wilms.

Sommarju

Kien hemm splużjoni ta 'informazzjoni dwar il-bijoġenesi tal-miRNA, ir-regolamentazzjoni tal-espressjoni tal-miRNA, u l-funzjoni tal-miRNA mill-iskoperta inizjali tal-miRNAs fl-1993 (6, 7). Dan kien akkumpanjat minn fehim dejjem akbar ta 'kif jiffunzjonaw il-miRNAs kemm fil-fiżjoloġija normali kif ukoll fil-patofiżjoloġija ta' ħafna mard. Deher ċar li d-disregolazzjoni tal-espressjoni ta 'miRNA tfixkel l-iżvilupp bikri tal-kliewi u hija implikata fil-patoġenesi ta' mard tal-kliewi tal-iżvilupp, bħal CAKUT u tumur Wilms. Bl-iżviluppi riċenti fl-użu tal-miRNAs bħala bijomarkaturi u bħala miri ġodda tad-droga, għarfien dwar kif il-miRNAs jirregolaw l-iżvilupp u l-mard tal-kliewi huma kritiċi biex wieħed jifhem kif jistgħu jiġu utilizzati f’approċċi dijanjostiċi u terapewtiċi ġodda għal dan il-mard. Biex jiġu realizzati bis-sħiħ dawn l-isforzi, studji futuri li jidentifikaw il-funzjoni ta 'miRNAs speċifiċi fl-iżvilupp tal-kliewi huma kritiċi, minbarra teknoloġiji biex jottimizzaw l-immirar tat-terapewtiċi ta' oligonukleotidi żgħar lejn il-kliewi.

Rikonoxximenti

Il-laboratorju ta 'JH huwa appoġġjat minn għotjiet mill-Istitut Nazzjonali tad-Dijabete u l-Mard Diġestiv u tal-Kliewi tan-NIH (R01DK125015 u R01DK102843). DMC kien appoġġjat mill-Premju għall-Iżvilupp tal-Karriera tan-Netwerk tal-Istudju tas-Sindromu Nefrotiku u l-Fellowship Postdottorat tal-Kunsill Konsultattiv tar-Riċerka tal-Isptar tat-Tfal ta 'Pittsburgh. MT kienet appoġġjata mill-Programm ta 'Internship ta' Riċerka tas-Sajf tal-Università ta 'Pittsburgh (R25DK119180). Iċ-ċifri ġew maħluqa ma 'BioRender.com. Indirizz korrispondenza lil: Jacqueline Ho, Diviżjoni tan-Nefroloġija, Dipartiment tal-Pedjatrija, UPMC Children's Hospital ta' Pittsburgh, Rangos Research Center, 4401 Penn Ave., Pittsburgh, Pennsylvania 15224, USA. Telefon: 412.692.9440; Email: jacqueline.ho2@chp.edu.

1. Kozomara A, et al. miRBase: mis-sekwenzi tal-microRNA għall-funzjoni. Aċidi Nukleiċi Res. 2019;47(d1): D155–D162.

2. Friedman RC, et al. Ħafna mill-mRNAs tal-mammiferi huma miri kkonservati tal-microRNAs. Ġenoma Res. 2009;19(1):92–105.

3.Ghildiyal M, Zamore PD. RNAs sajlenser żgħar: univers li qed jespandi. Nat Rev Genet. 2009;10(2):94–108.

4. Djuranovic S, et al. Sajlenser tal-ġeni medjat minn miRNA permezz ta' ripressjoni translazzjonali segwit minn deadenylation u tħassir tal-mRNA.

Xjenza. 2012;336(6078):237–240.

5. Huntzinger E, Izaurralde E. Sajlenser tal-ġeni minn microRNAs: kontribuzzjonijiet ta 'ripressjoni translazzjonali u tmermir tal-mRNA. Nat Rev Genet. 2011;12(2):99–110. 6.Lee RC, et al. Il-ġene eterokroniku ta' C. elegans lin-4 jikkodifika RNAs żgħar b'kumplimentarjetà antisens għal lin-14. Ċellula.