MikroRNA (miRNA) stanowią klasę krótkich, endogennych, niekodujących cząsteczek RNA, o długości około 20-25 nukleotydów. Powstają one zarówno w komórkach roślinnych, zwierzęcych, jak i ludzkich, gdzie uczestniczą w regulacji ekspresji genów na poziomie potranskrypcyjnym. W wyniku tworzenia komplementarnych par zasad z docelowym informacyjnym RNA (mRNA) prowadzą do jego wyciszenia albo poprzez degradację bądź przez zahamowanie translacji i syntezy białka. Szacuje się, że w ludzkim genomie zakodowanych jest ponad 2500 różnych cząsteczek miRNA, co może stanowić ponad 5% wszystkich genów. Kontrolują one ekspresję ponad 1/3 genów niosących informację o$nbsp;polipeptydach w komórkach ssaków, a jeden typ mikroRNA może brać udział whamowaniu aktywności wielu różnych genów docelowych jednocześnie. Ze względu na swoją funkcję regulacyjną miRNA pełnią istotną rolę w przebiegu wielu ważnych procesów komórkowych, takich jak zaprogramowana śmierć komórki, regulacja cyklu komórkowego, podziały komórek i ich różnicowanie czy transformacja nowotworowa.
Dojrzałe miRNA pełnią funkcję w regulacji aktywności genów dzięki wbudowaniu w kompleks RISC – kompleks białek i RNA uczestniczący w wyciszaniu ekspresji wielu genów, zwany także kompleksem rybonukleoproteinowym mikroRNA (miRNP) (Ryc. 3). Poza jednoniciowym miRNA w jego skład wchodzi wiele białek, z których najistotniejsze są Argonaute (Ago) i GW182. W kompleksie RISC cząsteczki miRNA wykorzystywane są jako matryca służąca rozpoznaniu docelowego transkryptu i w zależności od stopnia komplementarności między mRNA i określonym mikroRNA uruchomiony zostaje odpowiedni mechanizm mający na celu zahamowanie ekspresji danego genu na poziomie potranskrypcyjnym. Idealna lub prawie idealna komplementarność miRNA z docelowym transkryptem skutkuje jego zniszczeniem. W komórkach zwierzęcych komplementarność mRNA-miRNA jest najczęściej niepełna i dlatego zazwyczaj uruchomiony zostaje drugi mechanizm wyciszania ekspresji genów – poprzez represję procesu translacji mRNA, bez jego niszczenia:
W przebiegu chorób nowotworowych obserwuje się zaburzenia poziomu różnych rodzajów mikroRNA, które mogą ulegać zarówno nadekspresji, jak i obniżeniu poziomu ekspresji. Co ciekawe, w większości schorzeń obserwuje się zaburzenia ekspresji zupełnie innych cząsteczek miRNA. W kontekście rozwoju nowotworów cząsteczki miRNA mogą funkcjonować jako onkogeny oraz supresory nowotworzenia i określa się je jako onkomiry. Podwyższona ekspresja danego mikroRNA wynikająca ze zwiększenia liczby kopii jego genu w genomie bądź zwiększenia wydajności procesu biogenezy może prowadzić do$nbsp;hamowania translacji mRNA genów kodujących białka o właściwościach supresorów transformacji nowotworowej. Takie miRNA działają jako onkogeny w rozwoju nowotworu, a konsekwencją ich zwiększonej aktywności jest intensyfikacja procesów podziałowych komórki, zahamowanie apoptozy oraz przyspieszenie angiogenezy i naciekania tkanek. Z drugiej strony poziom niektórych miRNA w komórkach nowotworowych ulega znacznemu obniżeniu. Wynika to z delecji genów je kodujących bądź obniżenia ekspresji wskutek zaburzeń biogenezy tych cząsteczek. Jeżeli regulują one aktywność onkogenów, to niedobór tych mikroRNA nie hamuje w sposób wystarczający ich ekspresji i dochodzi do zwiększonej biosyntezy onkoprotein. Skutkiem jest m.in. przyspieszenie proliferacji komórek, hamowanie apoptozy i rozwój nowotworu.
Obecnie obserwuje się wzrost zainteresowania cząsteczkami miRNA pod kątem ich wykorzystania w praktyce klinicznej, jako swoistych wskaźników pomocnych w diagnostyce niektórych chorób, ocenie rokowania czy monitorowaniu skuteczności leczenia. Ograniczenia w stosowaniu klasycznych markerów nowotworowych wynikają m.in. z niemożności precyzyjnego odróżnienia choroby nowotworowej od stanów przednowotworowych, niskiej czułości w wykrywaniu zaburzeń i niewystarczającej specyficzności narządowej. Przypuszcza się, że wprowadzenie pomiaru ekspresji miRNA do praktyki klinicznej pozwoli wyeliminować niektóre z tych trudności. Obecnie w ośrodkach naukowych na całym świecie prowadzi się intensywne badania mające na celu stworzenie charakterystycznych profili ekspresji różnych miRNA. Takie specyficzne dla danego schorzenia onkologicznego sygnatury mikroRNA ułatwią w przyszłości szybką diagnostykę nowotworów, zanim u chorego pojawią się jakiekolwiek objawy bądź też można będzie je wykryć technikami obrazowania. Ponadto, na podstawie uzyskanego profilu, możliwe będzie precyzyjne określenie stadium choroby oraz rokowania co do dalszej progresji. To z kolei może przełożyć się na decyzje terapeutyczne – w zależności od stopnia agresywności nowotworu pacjentowi indywidualnie dobierany będzie program leczenia.
Pomimo ogromnego diagnostyczno-rokowniczego potencjału omawianych cząsteczek wykorzystanie ich na szeroką skalę w praktyce laboratoryjno-klinicznej wymaga jeszcze wielu badań na dużych grupach chorych w odniesieniu do różnych jednostek chorobowych i ustalenia precyzyjnych zależności z już uznanymi wskaźnikami diagnostyczno-prognostycznymi. Nie ma jednak wątpliwości, że ocena ekspresji cząsteczek miRNA stanowi przyszłość nowoczesnej diagnostyki molekularnej chorób nowotworowych.
Wybrane przykłady zaburzeń ekspresji mikroRNA w niektórych nowotworach
