РНК-интерференция в терапии рака. Часть 4.

МикроРНК

МикроРНК представляют собой еще один класс эндогенных, не кодирующих белок малых РНК. Это очень важные регуляторные молекулы, закодированные в геноме как животных, так и растений, участвующие в регуляции экспрессии генов, ингибирующие процессы трансляции с помощью расщепления матричной РНК. МикроРНК обладают огромным потенциалом для исследований биологии рака и противораковой терапии. Исследования последних лет продемонстрировали, что более 50% генов, кодирующих микроРНК, локализованы в участках генома, имеющих отношения к развитию рака, что свидетельствует о возможной роли микроРНК в патогенезе некоторых типов рака.

Методы молекулярной и клеточной биологии, используемые для сравнения опухолевых клеток со здоровыми, позволили выявить, что дефекты в некодирующих РНК (нкРНК) могут играть важную роль. Первый пример нкРНК, связанных с развитием опухоли, - РНК H19 (Hao et al., 1993).К настоящему времени список транскриптов нкРНК, вовлеченных в развитие различных типов рака, значительно вырос. Эти нкРНК включают как малые, так и большие молекулы РНК, способные, как выяснилось, генерировать микроРНК. Например, нкРНК гена BIC, связанного с онкогенезом, дает начало микроРНК двух видов, для одного из которых – miR155 – характерна повышенная экспрессия в В-лимфоцитах и клетках лимфомы Беркитта (Metzler et al., 2004; Eis et al., 2005).

В настоящее время у различных животных, растений и вирусов описаны тысячи молекул микроРНК (Zhang et al., 2006c), однако только некоторые из них прошли экспериментальную валидацию, в которой были доказаны их функции (Griffiths-Jones et al., 2006). Результаты компьютерного анализа свидетельствуют о том, что количество молекул микроРНК составляет более 1% от общего числа генов, кодирующих белки (Lai et al., 2003; Lim et al., 2003 a,b), и экспрессия более 30% генов может ингибироваться микроРНК (Berezikov et al., 2005; Lewis et al., 2005).

МикроРНК и онкология

Экспрессия молекул микроРНК была отмечена во многих раковых опухолях человека, включая хронический лимфолейкоз (Calin et al., 2002), колоректальную неоплазию (Michael et al., 2003), лимфому Беркитта (Metzler et al., 2004).

В раковых клетках предстательной железы была выявлена повышенная, по сравнению с нормальными клетками, экспрессия нкРНК гена PCGEM1 (Prostate Specific Gene 1) (Srikantan et al., 2000). В экспериментах на клеточных линиях LNCaP и NIH3T3 повышенная экспрессия PCGEM1 ускоряла пролиферацию и способствовала образованию колоний клеток, что наводит на мысль о биологической роли PCGEM1 в канцерогенезе предстательной железы(Petrovics et al., 2004). В настоящее время почти все исследования микроРНК, ассоциированных с развитием рака, основаны на изучении профиля экспрессии микроРНК в раковых клетках по сравнению с нормальными. Таким образом, методы оценки экспрессии мРНК тоже можно использовать в исследованиях для выявления потенциальной роли микроРНК в развитии рака. В недавних экспериментах было показано, что микроРНК, связываясь с мРНК генов-мишеней, и, таким образом, «выключая» работу отдельных генов, играют важную роль в регуляции активации генов, контролируя такие ключевые функции клеток, как жизнеспособность, пролиферацию и апоптоз, регулируя клеточный цикл (Jamil, 2007). МикроРНК может регулировать работу как онкогенов, так и генов опухолевой супрессии, что может способствовать развитию рака. МикроРНК представляют собой весьма подходящий маркер для диагностики и лечения рака, а также потенциальную молекулярную мишень для разработки методов терапии.

Бесконтрольное деление клеток и потеря их способности к физиологической гибели приводят к развитию рака. Исследования показывают, что микроРНК принимают участие в регуляции роста клеток и апоптоза (Cheng et al., 2005a; Tanno et al., 2005). Например, молекулы микроРНК miR-15 и miR-16 индуцируют апоптоз, связываясь с мРНК антиапоптотического гена BCL2 (B cell lymphoma 2), который является ключевым звеном биохимических путей в клетках многих опухолей человека, таких как карциномы, лимфомы, лейкемия (Sanchez-Beato et al., 2003). Первое доказательство участия микроРНК в развитии рака было представлено в исследованиях делеций длинного плеча 13 хромосомы (13q14) человека при хроническом лимфолейкозе (Calin et al., 2002). Было выявлено, что гены двух молекул микроРНК – miR-15 и miR-16 – локализованы на длинном плече 13 хромосомы – участке, подвергающемся делеции в более чем половине В-лимфоцитов при хроническом лимфолейкозе. Детальный анализ делеции показал, что гены двух этих микроРНК являются единственными генами в небольшом участке ДНК, которые у пациентов с хроническим лимфолейкозом подвергаются делеции. Анализ экспрессии этих микроРНК показал, что транскрипты miR-15 и miR-16 отсутствуют в клетках большинства (68%) пациентов (Calin et al., 2002).

Результаты многих исследований и клинических анализов подтверждают роль генов микроРНК в качестве онкогенов или генов опухолевой супрессии. Те микроРНК, чья экспрессия повышена в опухолевых клетках, считаются онкогенами. Они вызывают развитие опухоли, подавляя экспрессию генов опухолевой супрессии и/или генов, контролирующих клеточную дифференциацию или апоптоз. Такие микроРНК можно считать онкомаркерами. Экспрессия других генов микроРНК снижена в раковых клетках. Такие микроРНК считаются генами опухолевой супрессии; они предотвращают развитие опухоли, ингибируя экспрессию онкогенов и/или генов, контролирующих клеточную дифференциацию и апоптоз. В настоящее время описано несколько микроРНК, функционирующих в качестве опухолевых супрессоров, например, микроРНК let-7.