MikroRNA’ya Biyobelirteç Yaklaşımı


Gizem Ustabaş - Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı-, Sağlık bilimleri Enstitüsü-Hacettepe Üniversitesi, Yüksek Lisans


miRNA’lar Lee ve arkadaşları tarafından 1993 yılında Caenorhabditis elegans (C. Elegans) solucanında keşfedilmiş olup, yaklaşık 22 nükleotid uzunluğundaki kodlanmayan (noncoding) RNA molekülleridir. Hedef aldıkları mesajcı RNA (Messenger RNA,mRNA) üzerinden transkripsiyon sonrası (post-transkripsiyonel) gen ifadesini düzenlemektedirler.[1] miRNA ve mRNA ilişkisiyle translasyonun baskılanması veya hedef mRNA’in parçalanması meydana gelebilecek olası sonuçlar olarak karşımıza çıkmaktadır.[2] Peki ya miRNAlar gen regülasyonundan daha fazlasıysa? Yapılan birçok çalışma, hastaların kanında miRNA profilinin sağlıklı kişilere kıyasla değiştiğini göstermiş. Bu keşifler, çeşitli hastalıklarda yeni bir biyobelirteç olarak hücre dışı (ekstraselüler) miRNA'ların seviyesinin kullanılmasında büyük bir ilgi odağı olmuştur. Demek miRNA’lar hücre dışına da çıkabiliyor, bunların neyine yetmiyor hücre dediğinizi duyar gibiyim. Ben de bu yazımda sizlere tam olarak ekstraselüler miRNA ve gelişiminden bahsedeceğim.


Şekil 1: Hücre dışı miRNA’ların kökeni ve dağılımı.[3]

Hücre dışı miRNA'lar ilk defa hücre kültürü ortamında keşfedildi.[3] Ekzozomlar içinde kapsüllenen, donör hücrelerden salgılanan hücre dışı miRNA'lar, diğer alıcı hücrelere aktarılabilirdi. İnsanların vücut sıvılarında hücre dışı miRNA'ların varlığı kısa bir süre sonra birkaç çalışmayla yayınlandı. Hücre dışı miRNA'lar kandaki ve diğer vücut sıvılarındaki çeşitli makromoleküllerde keşfedildi(Şekil 1).[3] Hastalık veya diğer nekrotik olayların sonucuyla hücreler ölmekte ve sitoplazmadan miRNA'ların pasif salınması gerçekleşerek salınan miRNA'lar kanda tespit edilebilmektedir.[3] Hücre dışına salınan miRNA’lardan eksozomal miRNA’lar, çift katmanlı lipid bir membranla kaplı vesikül içerisinde taşınırlar. Bunlar dolaşımda serbest olarak bulunan miRNA’lardan daha stabil olmaktadırlar.[3] miRNA içeren eksozomların hücre dışına salgılanmasında nötr sfingomiyelinaz 2'nin (nSMase2) rol oynadığı gösterilmiştir(Şekil 1).[3] Eksozomların salgılanması, sentezi nSMase2 tarafından düzenlenen seramidler tarafından tetiklenir.[3] Ayrıca, heterojen nükleer ribonükleoprotein A2B1'in (hnRNPA2B1), miRNA'ların bir alt grubundaki spesifik dizi motiflerini tanıması ve bunların eksozomlara ayrılmasını düzenlediği tespit edilmiştir.[3] Küçük boyutları nedeniyle, miRNA'lar bazı proteinlere dahil edilebilmekte, böylece nükleaz saldırısından korunabilmektedirler. Ago proteini, bu protein türlerinden en yaygın olanıdır. Hücre dışı miRNA'ların çoğunluğu Ago2 protein kompleksleri ile bulunurken, miRNA'ların sadece küçük bir kısmı hücre dışı veziküllerde veya eksozomlarda kapsüllenir.[3] Kan dolaşımında, çeşitli hücre dışı veziküller veya eksozomlar vücutta dolaşır. Hücre dışı veziküller, hücre zarının doğrudan tomurcuklanmasıyla yapılırken, eksozomlar, çok kesecikli yapıların (multivesicular body, MVB) plazma membranına füzyonunun bir sonucu olarak hücrelerden salınır. Çalışmalar, bu hücre dışı yapılarda çeşitli miRNA'ları tanımlamış olup hücre dışı miRNA'ların yüksek yoğunluklu lipoprotein (HDL) içine gömülmüş olduğunu da göstermiştir.[3]


Günümüzde kandaki spesifik proteinlerin seviyelerinde kullanılan biyobelirteçlere kıyasla miRNA seviyelerine dayalı bir biyobelirteç çeşitli avantajlara sahip olacaktır. Bunların arasından en güçlü tarafı, küresel miRNA seviyesinin hızlı ve doğru bir şekilde ölçülebilmesidir. Transkriptom profilleme tekniklerinin yüksek hassasiyeti ve verimi nedeniyle, proteinlerin veya metabolitlerinkinden ziyade küresel miRNA seviyelerinin profilini çıkarmak çok daha kolaydır. İnsanlardaki farklı dizilerden oluşan miRNA popülasyonu yüksek-verimli dizileme(high-throughput sequencing) teknolojisi ile hızlıca ölçülebilir çünkü farklı dokularda ve hücresel durumlarda birçok miRNA farklı ifade edilir.[3] Bu da bizlere miRNA seviyelerinin kombinasyonu hakkında daha çok yardımcı olabilir. Yapılan bir çalışmada kanser dokularının kökenini miRNA düzeyinde sınıflandırmak istemişler. Sadece 48 miRNA kombinasyonunun çoğu sınıflandırmada neredeyse mükemmel doğruluğa ulaşmak için yeterli gösterilmiştir.[4] Diğer bir yaklaşımla, elimizde bir örnek var ve hastalık durumu için bize bilgi sağlayacak çeşitli biyomolekülleri barındırmakta. Buna rağmen başlangıç materyalimizin miktarı çok küçükse ve moleküllerin miktarı ölçülemiyorsa daha az güvenilir olacaktır. Bu manada amplifikasyonun varlığı, nükleik asit bazlı ölçümleri güçlendirmektedir. Baktığımızda hiçbir amplifkasyon yönteminin uygulanamadığı protein veya diğer molekül türleri ile kıyaslarsak, polimeraz zincir reaksiyonu(polymerase chain reaction,PCR) tabanlı amplifikasyon küçük hacimde bile olsa vücut sıvılarında düşük miktarda miRNA’nın ölçülmesini sağlamaktadır. [3]


miRNA’ların birçok hastalık mekanizmasında ön plana çıkmış olmaları onların erken evrede biyobelirteç olarak kullanımlarını gündeme getirmektedir. Spesifik hastalıklar için tanısal veya prognostik belirteç olarak kullanılabilen hücre dışı miRNA'ları bulmak için yüzlerce araştırma yapılmıştır. Yapılan çalışmalar doğrultusunda elde edilen ilk ümit verici sonuçlardan sonra, dolaşımdaki miRNA’ların kesin nicelleştirilmesinin beklenenden daha karmaşık olduğu ortaya çıkmakla beraberinde getirdiği belirsizliklerden biri, dolaşımdaki belirli miRNA’ların ifade profillerinin niçin belli bir patolojide her zaman spesifik olmadığı, bir diğeri ise etkili biyobelirteçler olarak miRNA’ları kliniğe yansıtmanın mümkün olup olmadığıdır.[5] Deneysel tekniklerin tamamlanması ve hücre dışı miRNA'lar hakkındaki bilgilerimizin artmasıyla, miRNA'ların invazif olmayan biyobelirteçler olarak kullanılması kaçınılmaz olacaktır.




Referanslar

1.Bartel, D.P. (2004). MicroRNAs: Genomics, Biogenesis, Mechanism, and Function. Cell, 116(2), 281-297. doi:10.1016/S0092-8674(04)00045-5

2.Dutta, R. K., Chinnapaiyan, S., Unwalla, H. (2019). Aberrant MicroRNAomics in pulmonary complications: Implications in Lung health, and diseases. Molecular Therapy-Nucleic Acids, 18, 413-431. doi:10.1016/j.omtn.2019.09.007

3.Kim,Y-K. (2015) Extracellular microRNAs as Biomarkers in Human Disease. Chonnam Med J. 51(2), 51–57. doi:10.4068/cmj.2015.51.2.51.

4. Rosenfeld N., Aharonov R., Meiri E., Rosenwald S., Spector Y., Zepeniuk M., … Barshack I. (2008) MicroRNAs accurately identify cancer tissue origin. Nat Biotechnol. 26(4), 462-9. doi: 10.1038/nbt1392.

5. Izmailov, A., Yang, G., Shi, H., Gareev, I., Sun, J., Beylerli, O., … Pavlov, V., (2020). The current state of MiRNAs as biomarkers and therapeutic tools. Clin Exp Med, 20, 349–359 doi:10.1007/s10238-020-00627-2

197 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör