МикроРНК: «Мусорный» генетический материал с огромным потенциалом в борьбе с раком и деменцией

Лишь 1.1% из почти 3 миллиардов молекул, составляющих наш геном, несут генетические инструкции. Первоначально ученые считали, что до 24% генома — бесполезный «мусор». Остальное составляли дупликации и участки между генами без известной функции.

Однако позже ученые связали некоторые из этих «отброшенных» частей генома, известных как микроРНК, с развитием таких заболеваний, как рак и деменция. Это связано с их способностью блокировать выполнение наших генетических инструкций. Сейчас исследователи находят способы использовать микроРНК для диагностики, мониторинга и даже лечения этих болезней.

МикроРНК — это крошечные последовательности молекул, жизненно важные для нашего развития, роста и выживания. Каждая микроРНК может регулировать многие тысячи генов. Считается, что в человеческом геноме идентифицировано 2300 микроРНК, регулирующих до одной трети человеческих генов.

Каждая исходная человеческая микроРНК состоит из 83 нуклеотидов — строительных молекул генетического материала. Это означает, что у нас потенциально 191 000 нуклеотидов из 3 миллиардов могут контролировать работу наших генов.

МикроРНК, будучи микроскопическими по размеру, обладают огромной силой: они могут блокировать гены, не давая им использовать инструкции для создания новых белковых молекул. В случае болезни Альцгеймера, стоящей за большинством случаев деменции, микроРНК участвуют в накоплении липких клубков белков в мозге.

При развитии рака некоторые микроРНК являются супрессорами опухолей. Если такая микроРНК теряет свою функцию, это может привести к развитию раковых клеток.

Биологические мишени

Зная, что микроРНК участвуют в развитии болезни, мы можем начать искать их в качестве биологического маркера наличия этого состояния у пациента. Было обнаружено, что определенные микроРНК служат признаком наличия и даже агрессивности рака. Другие микроРНК показали себя как сигнатуры различных сердечных заболеваний и сердечной недостаточности.

МикроРНК — лучшие маркеры болезней, чем большинство других родственных молекул, потому что они очень малы и не задерживаются в труднодоступных областях тела, таких как мозг. Вместо этого их можно обнаружить хорошо сохранившимися в образцах крови, мочи или тканей организма.

Однако из-за относительно короткой длины и быстрой деградации микроРНК трудно обнаружить. Одно из решений, находящихся в разработке, — использование биосенсорных молекул, которые излучают флуоресцентный сигнал после связывания с микроРНК.

Сейчас исследователи тестируют ряд биомаркеров на основе микроРНК в качестве потенциальных клинических методов диагностики заболеваний. Например, одно исследование в Китае направлено на выявление ранних стадий болезни Альцгеймера с использованием образцов крови пациентов с легкими когнитивными нарушениями.

Но ученые также начинают пытаться лечить болезни, нацеливаясь на микроРНК или используя сами микроРНК в качестве формы терапии. Например, некоторые виды рака можно лечить, блокируя микроРНК, участвующие в прогрессировании опухолей, или заменяя отсутствующие микроРНК, которые помогают предотвращать опухоли. Недавнее раннее испытание гемфиброзила (Лопида) — препарата, обычно назначаемого людям с высоким уровнем холестерина, — изучает, может ли он изменить работу микроРНК-107 у пациентов с болезнью Альцгеймера и предотвратить дальнейшее когнитивное снижение.

В этой области ведется много исследований. В 2018 году было опубликовано почти 3500 исследований потенциала микроРНК в лечении. Однако существуют и серьезные проблемы, которые предстоит преодолеть, в первую очередь — вопрос доставки довольно нестабильных молекул микроРНК в организм. Одним из решений может быть использование модифицированных или синтетических микроРНК.

Первое лечение, нацеленное на другой тип РНК, известный как малая интерферирующая РНК (siRNA), было одобрено к применению в США в 2018 году. Этот препарат, патисиран (Онпаттро), связывает и разрушает молекулу РНК, связанную с редкой формой заболевания нервов. Поэтому сейчас есть большая надежда, что вскоре последуют и методы лечения на основе микроРНК. Учитывая множество разработок, в ближайшие годы мы, вероятно, увидим экспоненциальный рост новых применений для этого предполагаемого генетического «мусора».