Mikro-RNS-ek és hematológiai malignus betegségekben betöltött szerepük
Gaál Zsuzsanna (TDK hallgató), témavezető: Prof. Dr. Oláh Éva
Debreceni Egyetem Klinikai Központ, Gyermekgyógyászati Intézet
Bevezetés – a mikro-RNS-ekről általában
A karcinogenezis során a számos genetikai változás mellett az epigenetikai szabályozó mechanizmusok szintén mélyreható zavarokat szenvednek, melyeknek az utóbbi időben egyre nagyobb figyelmet szentelnek. A DNS-metiláció és hiszton modifikáció mellett ide sorolhatóak az átlagosan 19-24 nukleotid hosszúságú mikro-RNS-ek is. Közülük elsőként a Caenorhabditis elegans differenciációját szabályozó lin-4-et illetve let-7-et fedezték fel. Emberben 200-255-féle mikro-RNS van jelen. Szekvenciájuk megtalálható a miRBase adatbázisban (www.mirbase.org).
Az érett mikro-RNS kialakulása során az RNS-polimeráz II által átírt prekurzor alak több, egymást követő processzáló lépésen megy keresztül. A folyamat főszereplői a Drosha és a Dicer nevű RNáz III típusú endonukleáz enzimek. A mikro-RNS-ek a fehérjekódoló gének expresszióját poszttranszkripciós, mRNS szinten szabályozzák. A pontos hatásmechanizmust a mikro-RNS és a target mRNS kapcsolódó szakaszának komplementaritási foka határozza meg. Ha ez teljes vagy közel tökéletes, az mRNS degradációja következik be. Részleges komplementaritás esetén a transzláció gátlása az eredmény. Emlősökben utóbbi a jellemzőbb.
Egy-egy mikro-RNS hozzávetőlegesen 100-200 különböző targetre hat, egy adott fehérje expressziós szintjét pedig többféle mikro-RNS is szabályozhatja. A mikro-RNS-ek sokféle sejtfunkció finomhangolásában kulcsszerepet játszanak, ezáltal expressziós szintjük megváltozása gyakran eredményezi betegség kialakulását.
A mikro-RNS ek hemopoézis és karcinogenezis során betöltött szerepe
A mikro-RNS-ek expressziós szintje a hemopoetikus sejtek differenciálódása közben dinamikusan változik, szabályozó szerepük azonban az érett sejtek működésének, funkciójának befolyásolására is kiterjed. A szabályozás összetettségét jelzi, hogy egy-egy mikro-RNS több sejttípus érésére is hatással van, valamint egy adott mikro-RNS expressziós szintje egy sejttípus differenciálódásának különböző állomásain jelentősen eltérő lehet (1. ábra).
Elsőként a miR-15 és a miR-16 megváltozott expressziós szintjét hozták összefüggésbe malignus betegség kialakulásával. Mostanra elfogadott nézetté vált, hogy a mikro-RNS-ek gyakorlatilag minden humán daganatos megbetegedés patogenezisének részesei. Kódoló régióik több mint 50%-a ún. rákkal asszociált illetve fragilis helyeken található. Emellett jónéhány olyan gén a targetjeik közé tartozik, amelyek a sejtciklus, a sejtosztódás, az apoptózis, a sejtadhézió, a DNS-hibajavítás és az angiogenezis szabályozásában vesznek részt.
A mikro-RNS-ek kifejeződése az egészséges és a malignusan elfajult sejtekben jelentősen különbözik. Számos vizsgálat során bizonyítást nyert, hogy az expressziós szintekben bekövetkezett változások nem tekinthetőek véletlen eseményeknek, hanem fontos szerepet játszanak a tumorok iniciációjában, progressziójában és a metasztázisok képződésében is. Bizonyos mikro-RNS-ek esetén az expressziós szint csökkenése, másoknál pedig annak emelkedése jelent fokozott kockázatot a rák kialakulására. Mind onkogénként, mind tumorszuppresszorként funkcionálhatnak. Előbbieket oncomiR, utóbbiakat anti-oncomiR néven említik az irodalomban. A metasztázisok képződését elősegítő és gátló mikro-RNS-ekről szintén beszámoltak.
Mikro-RNS-ek és a leukémia, klinikai alkalmazások
A mikro-RNS-ek klinikumban történő alkalmazhatóságának alapját az egészséges és a beteg emberekre jellemző expressziós szintek különbözősége teremti meg. Az expressziós szintek megváltozását a leukémia valamennyi altípusában kimutatták, és a betegség patogenezisével összefüggésbe hozták.
Nemrégiben közölték, hogy az AML-t és az ALL-t 97-99% biztonsággal el lehet különíteni egymástól négy mikro-RNS közül bármelyik kettő expressziós szintjének meghatározásával. Természetesen a leukémia diagnosztikájában a standard eljárások szerepét várhatóan nem fogja átvenni a miR-expressziós profil meghatározása. Ez elsősorban a diagnózis megerősítését segítheti azokban az esetekben, amikor nincsen kimutatható kromoszóma aberráció, molekuláris genetikai vagy immunfenotípusbeli eltérés.
Akut mieloid leukémiában (AML) az egyik legerősebb független prognosztikai faktor a diagnózis idején megállapított kariotípus. Ugyanakkor magas a citogenetikai eltérést nem hordozó AML-es betegek aránya, ezért a prognózis megállapítása során egyre nagyobb teret nyertek a molekuláris genetikai módszerek. A citogenetikai és molekuláris genetikai alcsoportokkal korreláló mikro-RNS expressziós mintázatok segítségével pedig az AML még árnyaltabb klasszifikációja valósulhat meg. A kimenetel pontosabb becslése az egyén számára leginkább megfelelő terápia kiválasztásában nyújt segítséget.
A mikro-RNS-ek újfajta terápiás beavatkozások célpontjai és eszközei is lehetnek. Egyéb kezelési stratégiák, például a génterápia eredményeinek javításához szintén hozzájárulhatnak. A rákellenes hatás eléréséhez az oncomiR-ek szintjét csökkenteni, az anti-oncomiR-ekét pedig növelni szükséges. Mindkettőre létezik többféle lehetőség is. A mikro-RNS-ek expressziós szintjének modulálása befolyásolhatja az egyéb terápiás stratégiák révén elért eredményeket, melyeknek a mikro-RNS-ek szintjére gyakorolt hatásait szintén tanulmányozni szükséges.
A közelmúltban közölt eredmények sokasága ellenére még sok a megválaszolatlan kérdés a mikro-RNS-ek leukémiában játszott szerepével kapcsolatban. Funkciójuk, és ezen keresztül a betegség molekuláris alapjainak jobb megértése utat nyithat az egyre inkább személyre szabott kezelési lehetőségek felé a haemato-onkológiában.
Köszönetnyilvánítás
A kutatás a TÁMOP 4.2.4.A/2-11-1-2012-0001 azonosító számú „Nemzeti Kiválóság Program – Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program” című kiemelt projekt keretében zajlott. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.
Irodalomjegyzék
Hanahan, D., Weinberg, R. A. (2000): The Hallmarks of Cancer Cell 100(1):57-70.
Florean, C., Schnekenburger, M., Grandjenette, C. et al. (2011): Epigenomics of leukemia: from mechanisms to therapeutic applications Epigenomics 3(5):581-609.
Brait, M., Sidransky, D. (2011): Cancer epigenetics: above and beyond Toxicol Mech Methods 21(4):275-88.
Agirre, X., Martínez-Climent, J. Á., Odero, M. D., Prósper, F. (2012): Epigenetic regulation of miRNA genes in acute leukemia Leukemia 26(3):395-403.
