MikroRNA – przyszłość diagnostyki

Biologia molekularna bada funkcjonowanie organizmów żywych na poziomie budujących je cząsteczek – kwasów nukleinowych i białek. Postępy w tej dziedzinie pozwalają na coraz lepsze poznawanie zmian zachodzących w komórkach, tkankach i narządach, prowadzących do rozwoju chorób, na które dzisiejsza medycyna nie zna skutecznej odpowiedzi. W świetle najnowszych badań naukowych, obecne w komórkach krótkie cząsteczki kwasu rybonukleinowego, tzw. mikroRNA, stanowią niezwykłe narzędzie zarówno do badania funkcji genów, jak i wyjaśnienia mechanizmów powstawania oraz przebiegu wielu chorób. MikroRNA zawierają zaledwie ok. 22 nukleotydów, są to jednoniciowe, niekodujące cząsteczki RNA. Regulują one ekspresję co najmniej 30 proc. ludzkich genów. Do tej pory zidentyfikowano u człowieka ok. 1 tys. specyficznych mikroRNA, które zaangażowane są w regulację procesów komórkowych, takich jak proliferacja, różnicowanie, dojrzewanie i śmierć komórki. Znaczenie mikroRNA jest więc w naszym organizmie całkiem spore – biorą one udział m.in. w różnicowaniu komórek macierzystych, powstawaniu komórek krwi, rozwoju układu sercowo-naczyniowego, mięśniowego, nerwowego, wydzielaniu insuliny, metabolizmie cholesterolu, a także odgrywają rolę w procesach starzenia, odpowiedzi immunologicznej i replikacji wirusowej. Krążące we krwi mikroRNA mogą stanowić ważne narzędzie diagnostyczne, będąc biomarkerami wielu chorób. Ich zarówno tkankowy, jak i komórkowy specyficzny profil ekspresji może bezpośrednio odzwierciedlać stan chorobowy pacjenta. Dotychczasowe badania naukowe wykazały znaczenie mikroRNA jako specyficznych biomarkerów dla wielu chorób: nowotworowych, polekowego uszkodzenia wątroby, ostrego niedokrwienia kończyn dolnych, zawału serca, choroby niedokrwiennej serca, niewydolności serca i kardiomiopatii. Znalezienie idealnego biomarkera miałoby szczególne znaczenie w stanach bezpośredniego zagrożenia życia, gdzie odpowiednio szybka i trafna diagnoza może mieć wpływ na rokowanie pacjenta. Poszukiwania takiego biomarkera – charakteryzującego się wysoką czułością i specyficznością – jest dziś jednym z największych wyzwań w medycynie. W zawale serca dostępne są obecnie tzw. markery martwicy mięśnia sercowego (troponiny), charakteryzujące się dużą czułością, które jednak trudno uznać za specyficzne – mogą być podwyższone także w innych stanach podobnych do zawału serca, np. w przypadku kardiomiopatii stresowej Takotsubo (TTC). TTC dotyka ok. 2,5 proc. pacjentów skierowanych do szpitala z podejrzeniem zawału serca. Ta początkowo bagatelizowana choroba, występująca głównie u kobiet w okresie postmenopauzalnym, jest stanem zagrażającym życiu, a dotychczasowy profil biomarkerów nie pozwalał na szybkie różnicowanie jej od zawału serca. Ostatnio opublikowane badanie na łamach „European Heart Journal”, przeprowadzone przy współudziale naukowców z Zurychu, Gdańska i Hanoweru, przedstawia po raz pierwszy możliwość różnicowania TTC z zawałem serca, przy zastosowaniu technologii oceny ekspresji właśnie cząsteczek mikroRNA z krwi obwodowej pacjenta. Co ciekawe, profil mikroRNA oznaczony w TTC jest zbliżony do tego, jakim cechują się pacjenci obarczeni stresem, depresją czy uszkodzeniem ośrodkowego układu nerwowego. Profil biomarkerów jasno wskazuje, iż przyczyną tej kardiomiopatii jest ponadto uszkodzenie tzw. mikrokrążenia wieńcowego, czyli drobnych naczyń wieńcowych niewidocznych w standardowym obrazowaniu zwanym koronarografią. W odróżnieniu od klasycznego zawału w naczyniach wieńcowych nie ma jednak ewidentnych zmian miażdżycowych prowadzących do niedokrwienia mięśnia sercowego. Ekspresja charakterystycznych mikroRNA pozwala więc z dużym przybliżeniem określić przyczyny chorób oraz pomóc w optymalizacji terapii. Znaczenie tych cząsteczek nie kończy się więc na samej diagnostyce. Regulując ekspresję genów, mikroRNA pozwalają zrozumieć fizjologię organizmu człowieka oraz genezę i przebieg wielu chorób: sercowo-naczyniowych, nowotworowych, psychicznych, neurologicznych. Mutacje miejsc łamliwych genomu, w których zlokalizowane jest ok. 50 proc. genów mikroRNA, są związane np. z procesami nowotworzenia. Naukowcy z Uniwersytetu w Stanford wykazali, że cząsteczki mikroRNA regulują ekspresję genów odpowiedzialnych za powstawanie i rozwój choroby Parkinsona. Odkrycie funkcji mikroRNA w etiologii tej choroby może zatem pozwolić na znalezienie w przyszłości skutecz