MicroRNAs i bhForbairt Duán agus Galar Ⅲ

MiRNAs i meall Wilms

meall Wilms,nóNephroblastoma, is é an óige is coitiantaailse duánach, le minicíocht de 1 as 10,000 leanbh i Meiriceá Thuaidh (111). Is galar treallach go príomha é, cé go dtarlaíonn foirmeacha teaghlaigh i thart ar 1%–2% de chásanna (112, 113). Eascraíonn siadaí Wilms as nephrogenesis aberrant, nuair nach dteipeann ar réamhtheachtaithe duánach suthach iolracha idirdhealú a dhéanamh agus go seasann siad.go neamhghnách isteach sa saol iarbhreithe(111, 114, 115). Tá cosúlachtaí histeolaíochta ag na tumaí seoduáin a fhorbairtle acur isteach ar mhoirfeolaíocht(116), agus sócháin i ngéinte a bhfuil baint acu le nephrogenesis féatais, lena n-áirítear WT1 (117-119), CTNNB1 (120), SIX1/2 (121, 122), agus TP53 (123, 124), bainteach le thart ar 40% de siadaí Wilms (125). D'aithin staidéir a rinneadh le déanaí a bhain úsáid as seicheamhú iomlán-genome agus uile-exome de shúmaí Wilms sócháin núíosacha i ngéinte riosca ailse (REST, CHEK2, PALB2) (126, 127), próitéiní ionchódaithe géinte a dhéanann idirghabháil ar mhodhnuithe histone le linn nephrogenesis (BCOR, MAP3K4) (126). ), agus géinte próiseála miRNA (121, 122, 128, 129).

CÉ FAD A THÓGANN SÍ CHUN CISTEÁN OIBRE D'OTHAIR GALAR DUINE?

I measc na ngéinte próiseála miRNA, tuairiscíodh sócháin i DROSHA, DGCR8, DICER1, TARBP2, agus XPO5 (ionchóduithe onnmhairiú in 5) i siadaí Wilms cóireáilte-naive agus neoadjuvant ceimiteiripe-cóireáilte (Fíor 3) (121, 122, 128, 129). ). Léiríonn thart ar 33% de na siadaí Wilms a scrúdaíodh sócháin díobhálach i ngéinte an chosáin phróiseála miRNA (128). Cuireann sóchán hotspot athfhillteach (E1147K) in iarmhar met al-cheangailteach (Mg2+) d'fhearann ​​RNase IIIb de DROSHA, a bhfuil an chuma air go bhfuil sé uathúil le meall Wilms, deireadh le gníomhaíocht chatalaíoch an fhearainn seo, rud a fhágann go bhfuil neamhiomlán ann. scoilteacht pri-miRNAs agus aibithe miRNA laghdaithe (128). Cuireann sócháin hotspota sómach a dhéanann difear d’fhearann ​​RNase IIIb de chuid DICER1 isteach ar phróiseáil 5p miRNAs (iad siúd a dhíorthaítear ó lámh 5’ an bioráin gruaige réamh-miRNA) (129) agus is minic a aimsítear iad mar shócháin “dara hit” a fheidhmíonn i gcomhar le DICER1 sócháin germline chun tumorigenesis Wilms a spreagadh i siondróm DICER1 (neamhord a mhéadaíonn so-ghabhálacht i leith siadaí éagsúla) (130-132). Níl sé soiléir cén fáth go bhfuil lagú ar fheidhm DICER1 i siadaí Wilms mar thoradh ar nephrogenesis leanúnach agus neamhbhuan, murab ionann agus an caillteanas Dicer1 i progenitors nephron luch, a bhfuil cúiseanna apoptosis méadaithe agus scor roimh am nephrogenesis (72-75). Áirítear le roinnt féidearthachtaí féideartha go bhféadfadh gníomhaíocht dáileog géine a bheith ríthábhachtach chun maireachtáil cille a chinneadh nó go bhféadfadh tionchar a bheith ag sócháin i bhfearann ​​RNase IIIb ar shainiúlacht na ceangailteach miRNA le DIGER1.

Tá baint ag sócháin i ngéinte próiseála miRNA le íosrialáil miRNAs tábhachtacha, lena n-áirítear baill de na teaghlaigh miR-200 (121) agus na ligin-7 (Fíor 3) (121, 129). Lig-7 miRNAs agus an próitéin RNA-cheangailteach Lin28 feidhmiú i gcomhbheart chun rialú a dhéanamh ar an am scoir de nephrogenesis murine, b'fhéidir trí rialáil an fás-chur chun cinn géine Igf2 (133). Is cúis le ró-expression Lin28 le linn forbairt na duáin leathnú progenitors nephrogenic, trí chosc a n-tonn deiridh difreála, a thagann chun críche le claochlú neoplastic atá go mór i gcuimhne ar an meall Wilms daonna (134). Feictear líon méadaithe cóipe DNA de LIN28B agus cailleadh cóipe DNA de ligean-7a i 25% agus 46% de shamplaí siadaí Wilms daonna, faoi seach (126). Ag teacht leis na breathnuithe seo, is cúis le siondróm Perlman agus réamhshuíomh i leith siadaí Wilms mar gheall ar shócháin ghaimíneacha sa ghéine DISL3L2 daonna, a ionchódaíonn exoribonuclease atá freagrach as foirmeacha táireach réamhphróiseáilte ligin-7 (135, 136). Is siondróm overgrowth ó bhroinn é siondróm Perlman arb iad is sainairíonna macrosomia, polyhydramnios, dysmorphology aghaidhe, dysplasia duánach, agus nephroblastomatosis (lesion réamhtheachtaithe le haghaidh meall Wilms) (137). I measc naíonán a bhfuil siondróm Perlman orthu a mhaireann thar an tréimhse nua-naíoch, forbraíonn 64% siadaí Wilms (138). Suimiúil go leor, fuarthas scriosadh iomlán nó páirteach DISL3L2 i thart ar 30% de na siadaí Wilms treallach a scrúdaíodh (136).

Neartaigh staidéar le déanaí tábhacht an líonra rialála miRNA i etiology meall Wilms. Fuair ​​​​na húdair amach go bhfuil géine adenoma pleiomorphic 1 (PLAG1) ar cheann de na géinte is mó a rialaítear go seasta i siadaí Wilms le sócháin i ngéinte próiseála miRNA (125). Is cúis le léiriú ectopic PLAG1 sa duán luch atá ag forbairt neoplasia, a bhfuil trasghníomhú a spriocghéine ag gabháil leis, meall Wilms oncogene IGF2. Aithníodh miR-16 agus miR-34, atá íosrialaithe i siadaí Wilms, mar rialtóirí féideartha ar léiriú PLAG1 (125). Déanann Tábla 2 achoimre ar staidéir eile a thuairiscigh léiriú neamhfhabhrach ar miRNAs sonracha a bhaineann le etiology meall Wilms. Is díol spéise é gur féidir leis na miRNAs seo feidhmiú mar oncogenes (ar a dtugtar oncomiRs) nó mar shochtaitheoirí siadaí maidir le forbairt siadaí Wilms a shocrú, ag brath ar nádúr a spriocanna.

MiRNAs mar bhithmharcóirí féideartha agus gníomhairí teiripeacha

Seachas a suíomh intracellular, tá miRNAs i láthair freisin i méideanna suntasacha i sreabhán bitheolaíoch, lena n-áirítear fuil, plasma, fual, bainne cíche, agus seile (139). Faightear na miRNAs a scaiptear seo pacáilte i micrea-cháithníní (exosomes, microvesicles, agus comhlachtaí apoptotic) (140, 141), comhchuingeach le próitéiní AGO (142) nó nucleophosmin 1 (143), nó luchtaithe isteach i HDL (144), rud a fhágann go bhfuil siad thar a bheith cobhsaí fiú faoi choinníollacha neamhfhabhracha, mar shampla fiuchphointe, éagsúlachtaí móra i pH, stóráil shínte, agus timthriallta il-reo-leá (145, 146). Mar sin, is féidir le sínithe miRNA i sreabhán bitheolaíoch cumainn le coinníollacha fiseolaíocha nó galair a léiriú (147). Le chéile, déanann na gnéithe seo miRNAs atá i gcúrsaíocht tarraingteach le húsáid mar bhithmharcóirí neamh-ionracha le haghaidh diagnóis agus prognóis galair.

Is féidir miRNAs a scaiptear a bhaint go díreach as sreabháin bhitheolaíocha neamhchodacha nó ullmhóidí feisicle lar eachtarcheallach ag baint úsáide as feisteáin eastósctha atá ar fáil ar bhonn tráchtála (148) nó TRIzol (149). Ar leithlisiú, is féidir miRNAs a stóráil ag -70 céim agus fanann siad cobhsaí ar feadh suas le 1 bhliain (148). Tá roinnt ardán ar fáil le haghaidh próifíliú miRNA, lena n-áirítear hibridiú microarray, qPCR, agus seicheamhú den chéad ghlúin eile (150). Is iad Microarray agus qPCR na modheolaíochtaí is minice a úsáidtear chun léiriú miRNAs aitheanta a fhiosrú (151). Tá na buntáistí ag baint leis an dá mhodh a bheith simplí le húsáid, réasúnta tapa ó lipéadú RNA go giniúint sonraí, agus sách cost-éifeachtach (152). Mar sin féin, braitheann siad ar infhaighteacht agus anótáil chruinn na seichimh miRNA i bunachair shonraí le haghaidh dearadh taiscéalaí agus primer (150). Cé go bhfuil sé níos costasaí, ceadaíonn seicheamhú na chéad ghlúine eile do bhrath comhuaineach speiceas miRNA aitheanta agus núíosach agus cuireann sé íogaireacht ard (153). Ina theannta sin, cuireann an réiteach aon-núicléitíde de sheicheamhú den chéad ghlúin eile ar chumas isomiRanna a aithint, ar isífhoirmeacha miRNA aibí iad atá difriúil ó na cinn chanónacha ó thaobh fad, seicheamh, nó an dá cheann (154, 155), a athraíonn sainiúlacht spriocdhírithe an miRNA ( 156).

Tá imscrúdú déanta ag staidéir éagsúla ar chumas miRNAs a scaipeadh mar bhithmharcóirí do ghalair duáin péidiatraiceacha (157-160). Mar shampla, d'aithin staidéar amháin 14 miRNA a bhí uasrialaithe go suntasach i serum na n-othar a bhfuil siad Wilms acu. Is díol spéise é go bhféadfadh síniú bunaithe ar abairt miR-100-5p agus miR-130-3p na hothair seo a dhifreáil ó rialuithe sláintiúla le cruinneas, íogaireacht agus sainiúlacht (159). Cé gur thug torthaí an staidéir seo agus go leor staidéar eile spreagadh láidir chun iniúchadh a dhéanamh ar an acmhainneacht a bhaineann le miRNAs a scaipeadh mar bhithmharcóirí, ní mór roinnt constaicí sa réimse a shárú sula gcuirtear i bhfeidhm go forleathan cliniciúil. Ar an gcéad dul síos, tá easpa comhaontaithe coibhneasta idir staidéir is dócha mar gheall ar easpa modheolaíochta caighdeánaithe le haghaidh íonú (161) agus anailís ar shamplaí (m.sh., difríochtaí in ardáin phróifílithe miRNA, tag. 162, 163; nó difríochtaí i leabharlann smRNA-Seq; modhanna ullmhúcháin, tag 164). Ar an dara dul síos, is é an t-easpa staidéir mhórshampla agus imscrúduithe mionsonraithe ar shainiúlatinneas.Gné thábhachtach eile is ea nach bhfuil iniúchadh iomlán déanta ar thionchar na n-athróg inbhréagnaithe amhail aois, gnéas, agus fachtóirí seachtracha (eg, tobac, alcól, etc.) ar phróifílí miRNA (le haghaidh athbhreithniú domhain, féach le do thoil tag. 165).

Ar an taobh teiripeach, tá roinnt drugaí miRNA-bhunaithe i dtrialacha cliniciúla faoi láthair ach níor tugadh faomhadh FDA dóibh go fóill (166, 167). Is éard atá i gceist leis na príomh-chur chuige maidir le teiripe miRNA ná leibhéil miRNA a athchóiriú ag baint úsáide as mimics miRNA, nó cosc ​​​​ar miRNAs sonracha ag baint úsáide as antagomiRs (168). Ceann de na dúshláin a bhaineann le forbairt na teiripí miRNA-bhunaithe ná aithint iarrthóirí miRNA do gach galar. Toisc go ndéantar miRNAnna iolracha a dhírialú i ngach galar, ba cheart anailís chúramach a dhéanamh ar shamplaí othar i gcomhar le measúnachtaí in vitro agus in vivo a thugann aghaidh ar na meicníochtaí paiteolaíocha a mbíonn tionchar ag na miRNAs i gceist orthu chun na miRNAs iarrthóra le haghaidh idirghabháil theiripeach a laghdú (168, 169). Dúshlán eile atá i gceist le forbairt straitéisí chun cobhsaíocht in vivo a fheabhsú agus seachadadh drugaí a bhaineann go sonrach leis an suíomh le híosmhéid tocsaineachta agus éifeachtaí seach-sprioc. Tá móilíní RNA éagobhsaí go ceimiceach mar gheall ar láithreacht an ghrúpa 2′-hiodrocsaile ar an bhfáinne pentose. Chun cobhsaíocht agus cosaint níos airde a sholáthar ó núicléis atá i láthair i serum nó in urrann endocytic na gcealla, tá móilíní RNA ginte ag cuideachtaí biteicneolaíochta le modhnuithe ceimiceacha (2′-O-methyl group, phosphorothioate, nó aigéid núicléacha faoi ghlas) ina gcnámh droma (166). Maidir le seachadadh in vivo, cuimsíonn teicneolaíochtaí atá bunaithe ar lipid (eg, nanacháithníní lipid agus liposome neodrach) agus dendrimers comhchuingeach le moiety spriocdhírithe, i measc go leor straitéisí eile. Is iad na dúshláin mhóra a bhaineann le córais seachadta miRNA ná imdhíonthocsaineacht agus cleamhnas sprioc-shonrach i dtreo suíomh galar (170). Baineadh úsáid rathúil as straitéisí seachadta trí mhodhanna éagsúla riartha (instealltaí intraipitíneacha, infhéitheacha agus subcutaneous) nó trí úsáid a bhaint as veicteoirí ina bhfuil tionscnóirí a bhaineann go sonrach le duáin agus inducible chun díriú go roghnach ar na duáin agus chun éifeachtaí díobhálacha féideartha i bhfíocháin agus orgáin eile a sheachaint (171, 172). ).

Tábla 2. Liosta de na miRNAs a athraíodh i meall Wilms

Liosta de na miRNAs, samplaí / samplaí anailís, leibhéil miRNA breathnaíodh sna samplaí / samplaí i gcomparáid le rialuithe cuí, géine sprice, iarmhairtí athruithe miRNA, agus tagairtí.... CAMKK2, próitéin cailciam/calmodulin-chleithiúnach kinase kinase 2; CDC7, timthriall rannán cille 7; CDH1, cadherin 1; CREB1, próitéin eilimint-cheangailteach cAMP-freagra 1; EYA1, súile as láthair homolog 1; E2F3, fachtóir trascríobh E2F 3; FRS2, tsubstráit receptor FGF 2; Glut1, iompróir glúcóis 1; IGF1R, receptor IGF1; Jag1, garbh1; MET, trasdul mesenchymal-epithelial; MKNK1, serine idirghníomhach MAPK/threonine kinase 1; Homalóg PTEN, fosfatase agus teannas; PUMA, p53-modulator uasrialaithe apoptóis; p73, próitéin meall p73; SÉ 1, sineoculis homeobox homolog 1; TGFBR1, TGF- receptor 1; WT, meall Wilms.

Achoimre

Tá pléascadh faisnéise maidir le bithgenesis miRNA, rialáil abairt miRNA, agus feidhm miRNA ó aimsíodh miRNAs ar dtús i 1993 (6, 7). In éineacht leis seo tá tuiscint ag síormhéadú ar an gcaoi a bhfeidhmíonn miRNAs sa ghnáthfhiseolaíocht agus i bpaitifiseolaíocht go leor galar. Tá sé soiléir go gcuireann dírialú léiriú miRNA isteach ar fhorbairt luath na n-duán agus go bhfuil baint aige le pataigineas na ngalar duáin forbartha, mar siad CAKUT agus Wilms. Le forbairtí le déanaí in úsáid miRNAs mar bhithmharcóirí agus mar spriocanna drugaí núíosacha, tá léargais ar an gcaoi a rialaíonn miRNAs forbairt agus galair duáin ríthábhachtach chun tuiscint a fháil ar conas a d’fhéadfaí iad a úsáid i gcur chuige nua diagnóiseacha agus teiripeacha i leith na ngalar seo. Chun na hiarrachtaí seo a bhaint amach go hiomlán, tá sé ríthábhachtach staidéir sa todhchaí a shainaithníonn feidhm miRNAs sonracha i bhforbairt duáin, chomh maith le teicneolaíochtaí chun díriú ar theiripí beaga oligonucleotide don duán a bharrfheabhsú.

Buíochas

Faigheann saotharlann JH tacaíocht ó dheontais ón Institiúid Náisiúnta um Dhiaibéiteas agus um Ghalair Dhíleácha agus Dhuán NIH (R01DK125015 agus R01DK102843). Thacaigh DMC le Dámhachtain Forbartha Gairme Líonra Staidéir ar Shiondróm Nephrotic agus Comhaltacht Iardhochtúireachta de chuid Chomhairle Chomhairleach Taighde Ospidéal na Leanaí i Pittsburgh. Thacaigh Clár Intéirneachta Taighde Samhraidh Ollscoil Pittsburgh (R25DK119180) le MT. Cruthaíodh na figiúirí le BioRender.com. Seol comhfhreagras chuig: Jacqueline Ho, Rannóg na Neifreolaíochta, An Roinn Péidiatraiceach, Ospidéal Leanaí UPMC, Pittsburgh, Ionad Taighde Rangos, 4401 Penn Ave., Pittsburgh, Pennsylvania 15224, SAM. Fón: 412.692.9440; Ríomhphost: jacqueline.ho2@chp.edu.

1. Kozomara A, et al. miRBase: ó sheichimh microRNA go feidhmiú. Aigéid Núicléacha Res. 2019; 47(d1): D155–D162.

2. Friedman RC, et al. Is spriocanna caomhnaithe de mhicrRNAnna iad formhór mRNAanna mamaigh. Genome Res. 2009; 19(1):92–105.

3.Ghildiyal M, Zamore PD. RNAanna beaga tosta: cruinne atá ag méadú. Nat Rev Genet. 2009; 10(2):94–108.

4. Djuranovic S, et al. Tosú géine trí mheán miRNA trí chois faoi chois aistritheach agus ina dhiaidh sin dífhabhtú agus meath mRNA.

Eolaíocht. 2012; 336(6078):237–240.

5. Huntzinger E, Izaurralde E. Tosú géine ag microRNAs: ranníocaíochtaí faoi chois aistritheach agus lobhadh mRNA. Nat Rev Genet. 2011; 12(2):99–110. 6.Lee RC, et al. Ionchódaíonn an ghéine heitreacronach C. elegans-4 RNAanna beaga le comhlántacht fhrith-insinte le lin-14. cill.