The role of miRNA in selected tumors development: Potential use in diagnostics

MikroRNA (miRNA) występują w komórkach zwierzęcych i roślinnych; składają się zazwyczaj z 19–25 nukleotydów i regulują ekspresję ponad 30% genomu u ssaków [76]. Zapewniają homeostazę wewnątrzkomórkową przez negatywną regulację ekspresji genów.

Cząsteczki miRNA odkryto pod koniec XX w., kiedy naukowcy wprowadzili do petunii (Petunia hybryda) kopię genu odpowiedzialnego za kodowanie syntazy chalkonowej, w celu wywołania jej nadekspresji. Wprowadzona kopia genu spowodowała zablokowanie biosyntezy antocyjanin, a stężenie mRNA odpowiedzialnego za powstawanie syntazy chalkonowej w powstałych roślinach spadł 50-krotnie; a eksperyment nazwano „kosupresją” [66]. Mechanizm tego procesu poznano ostatecznie na zwierzęcym modelu badawczym nicienia Caenorhabditis elegans. Opisane przez Fire i Melo doświadczenie wytłumaczyło proces, a nazwano go „interferencją RNA” [23].

Przełom XX i XXI w. był okresem intensywnych badań nad strukturą i pochodzeniem miRNA. Wysiłki naukowców skoncentrowały się na wyjaśnieniu mechanizmu powstawania tych swoistych cząsteczek oraz określeniu ich znaczenia w utrzymywaniu homeostazy organizmu.

Ekspresja genów miRNA jest ściśle kontrolowana przez swoiste i nieswoiste dla miRNA czynniki transkrypcyjne. Każde miRNA wywodzi się z pierwotnego RNA (primary miRNA, pri-miRNA) o strukturze pętli, które jest transkrybowane przez polimerazę II RNA. Przechodzi przez dwuetapową fazę dojrzewania. Pierwszy etap odbywa się w jądrze komórkowym, gdzie enzym Drosha o aktywności rybonukleazy i pri-miRNA łączą endonukleazę DGCR8, a to powoduje cięcie podwójnej nici pri-miRNA i wytworzenie 70-nukleotydowego pre-miRNA. Następnie pre-miRNA jest transportowane do cytoplazmy za pomocą eksportyny-5. W cytoplazmie rozpoczyna się drugi etap dojrzewania miRNA. Enzymy Dicer i pre-miRNA łączą się z białkiem TRBP (TAR RNA binding protein). W wyniku tego połączenia wytwarzane są 22-nukleotydowe miRNA. Dupleks miRNA przyłączony zostaje do kompleksu RISC (RNA-induced silencing complex), gdzie wiodąca nić miRNA jest zachowana, a pozostała część ulega degradacji. Kompleks RISC naprowadzany jest na właściwe mRNA w celu regulacji ekspresji genu, która jest przeprowadzana na dwa sposoby w zależności od poziomu dopasowania miRNA do mRNA. Przy idealnej komplementarności kompleks RISC przeprowadza degradację nici mRNA, podczas gdy nieidealne dopasowanie prowadzi do przyłączenia się końca 5′ miRNA do końca 3′ regionu UTR, wywołując represję translacji. Rozpoznawanie mRNA przez miRNA opiera się na komplementarności sekwencji na kilku zasadach: od końca 5‚ miRNA, gdzie znajduje się tzw. „region seedsequence”, na podstawie którego dopracowywana jest coraz większa liczba zaawansowanych technologicznie algorytmów bioinformatycznych do przewidywania potencjalnych genów docelowych miRNA [10]. Na ryc. 1 przedstawiono proces dojrzewania miRNA.

Ryc. 1

Początkowo przypuszczano, że z jednego łańcucha pre-miRNA powstaje jedna dojrzała cząsteczka miRNA. Obecnie wiadomo, że poza podstawowym miRNA, nazywanym miRNA referencyjnym, ten sam gen może kodować również inne miRNA wywodzące się z tego samego ramienia pre-miRNA. Mają nieco zmienioną długość łańcucha, który powstaje przez addycję, delecję lub obie mutacje nukleotydów na końcach 5′ i 3′. Takie cząsteczki nazywane są iso-miRNA i mogą obierać za cel inne łańcuchy mRNA, niż miRNA referencyjne [10]. Ponadto iso-miRNA mogą działać jako wzmacniacze połączeń między referencyjnym mikroRNA, a jego docelową nicią jest mRNA i dzięki nim nawet kilka komplementarnych nukleotydów między miRNA a mRNA może spowodować blokowanie powstawania białkowego produktu [30].

Następstwem odkrycia miRNA są intensywne badania nad ich rolą w powstawaniu chorób. Powiązanie między patogenezą chorób a miRNA stało się pewne, kiedy odkryto specyfikę tkankową ekspresji miRNA oraz wskazano na ich rolę w kontroli procesów fizjologicznych zachodzących w komórkach.

Choroby nowotworowe, mimo istnienia rokujących terapii, są nadal jedną z najgroźniejszych chorób. Według raportu WHO w 2018 r., są drugą najczęstszą przyczyną zgonów. Wśród nowotworów powodujących największą śmiertelność wśród ludzi wymienia się głównie nowotwory płuca, wątroby, piersi oraz układu pokarmowego [96]. W tabeli 1 zestawiono miRNA z ich rolą w metabolizmie komórki nowotworowej.

Tezę o zaangażowaniu mikroRNA w proces nowotworzenia zweryfikowano pozytywnie. Dowiedziono, że ekspresja ponad 30% genów ludzkich jest kontrolowana przez miRNA. Wiadomo również, że jednym z czynników, które przyczyniają się do nowotworzenia są zmiany w poziomie ekspresji miRNA zarówno w tkance zmienionej nowotworowo, jak i w otaczających ją tkankach.

Komórki nowotworowe, bez względu na pochodzenie tkankowe, charakteryzują się niskim stopniem zróżnicowania, zwiększoną proliferacją, szybszym wzrostem i zmianami w systemach odpowiedzialnych za śmierć komórkową. Badania wykazują, że miRNA są zdolne do kontroli tych procesów [81]. Wiele genów miRNA jest umiejscowionych we wrażliwych (szczególnie podatnych na uszkodzenia) miejscach genomu, które ulegają częstej amplifikacji lub delecji w procesie kancerogenezy [75].

Nowotwory piersi są drugą najczęstszą przyczyną zgonów wywoływanych przez nowotwory na świecie [96]. Powodem tak dużej śmiertelności jest wysoki stopień złośliwości guzów, a następnie przerzuty w całym organizmie. Guzy mogą się tworzyć tylko w jednym obszarze, jednak najczęściej komórki nowotworowe wydostają się poza obręb gruczołów i kanałów, w których zwykle dojrzewają i migrują do sąsiadujących tkanek. Badanie zmian w profilu miRNA stwarza nowe możliwości diagnostyczne. Ocenia się, że miRNA, które są stabilne i wykrywane w krwiobiegu można uznać za markery rozwoju choroby nowotworowej. Analizując profil ekspresji miRNA w krwi pobranej od pacjentów z nowotworem piersi oraz od grupy kontrolnej, wykazano zwiększony poziom ekspresji miR-10b, miR-21, miR-125b, miR-145, miR-155, miR-191 i miR-382 u pacjentów z rozwijającym się nowotworem [59]. Różnice w ekspresji między tymi grupami wskazują, że miRNA mogą być wykorzystane w niedalekiej przyszłości w diagnostyce i ocenie stopnia zaawansowania tej choroby.

Równie ważne jak diagnostyczne możliwości, jakie dają miRNA, są badania nad opracowywaniem terapii antynowotworowych bądź poprawiania terapii już istniejących. Przykładem miRNA, które może pełnić istotną rolę w diagnostyce nowotworów piersi, jest miR-203. Przeprowadzone dotychczas badania wykazały zwiększoną ekspresję miR-203 w tkankach nowotworu piersi w porównaniu do jego poziomu w komórkach prawidłowych oraz ujawniły, że białko SOCS3 może podlegać regulacji przez miR-203. SOCS3 to białko antyonkogenne; w nowotworach piersi potwierdzono jego anytyproliferacyjne działanie. W opisywanych badaniach sprawdzono, czy wyciszenie miR-203 będzie miało wpływ na oporność komórek nowotworowych na powszechnie stosowany chemioterapeutyk – cisplatynę. Okazało się, że zahamowanie ekspresji miR-203 uwrażliwia komórki na cisplatynę. Jest to spowodowane podwyższeniem ekspresji SOCS3, którego powstawanie było wcześniej hamowane przez miR-203. Hamowanie ekspresji miR-203 przyczyniało się do indukcji przez cisplatynę apoptozy w komórkach nowotworu płuca [73].

Rola miR-203 jako „onkogenu” w komórkach raka piersi została potwierdzona przez liczne badania. Dowiedziono, że cząsteczka ta nie tylko wycisza SOCS3, lecz także zwiększa ekspresję pStat3 i pERK i c-Myc, które stymulują proliferację komórek raka piersi z nadekspresją receptora estrogenowego. Ponadto hamowanie miR-203 w komórkach raka piersi z ekspresją receptora estrogenowego hamuje proliferację komórek przez hamowanie cykliny D1 i pStat3, przez co wstrzymany jest wzrost guza [64].

Eksperymenty dotyczące izomiRów zaangażowanych w powstawanie i przerzutowanie nowotworów piersi wykazały, jak ważną rolę mogą one pełnić w terapiach i rozpoznaniu nowotworu. Dowiedziono, że dzięki profilowaniu izomiRów można precyzyjniej niż za pomocą profilowania miRNA referencyjnych rozróżnić komórki nowotworu piersi od komórek niezmienionych. Diagnostyka oparta na profilowaniu izomiRów ma również ograniczenia. W badaniach prowadzonych w Stanach Zjednoczonych odkryto, że inne grupy izomiRów pojawiają się u Afroamerykanek, a inne u kobiet o pochodzeniu europejskim, więc przy diagnozie nowotworu piersi, badając ekspresje różnych izomi-Rów, należy to uwzględniać [84].

Działanie izomiRNA i miRNA kanonicznych może wykazywać synergię; czasem ich wspólne działanie jest intensywniejsze, niż każdego miRNA osobno. Naukowcy z Niemieckiego Centrum Badań nad Rakiem w Heidelbergu przeprowadzili analizę danych sekwencjonowania linii komórkowych wywodzących się z raka piersi. Na ich podstawie stwierdzono, że 5′isomiR-140-3p wywodzący się z hsa-miR-140-3p, oraz kanoniczny miRNA mają znacznie wyższą ekspresję w komórkach raka piersi niewykazujących ekspresję receptora estrogenowego, niż w komórkach prawidłowych. Natomiast odwrotną sytuację zauważono u pacjentów z masywnymi przerzutami, gdzie ich był znacznie mniejszy w tkankach nowotworu piersi niż w tkankach zdrowych. Hsa-miR-140-3p kontroluje proliferację i regenerację komórek raka piersi, a więc i jego ekspresja jest skorelowana z nowotworzeniem w obrębie gruczołów sutkowych. Zwiększona ekspresja 5′isomiR-140-3p zmniejsza żywotność komórek, prawdopodobnie przez zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G0/G1, czego nie zaobserwowano w przypadku kanonicznym miRNA. 5′isomiR-140-3p pełni ważną rolę w przejściu epitelialno-mezenchymalnym. Zwiększenie jego ekspresji zmniejsza zdolność komórki do migracji. 5′izomiR-140-3p kontroluje ekspresję COL4A1, ITGA6 oraz MARCKSL1. Zmniejszenie ekspresji COL4A1 i ITGA6 zmniejsza żywotność komórek i zatrzymuje cykl komórkowy, natomiast MARCKSL1 zmniejsza potencjał migracyjny komórek. Analizy miRNA na komórkach MCF10A, MDA-MB-231 oraz MDA-MB-468 wskazują korzystny wpływ wyższej ekspresji 5′izomiR-140-3p oraz miRNA kanonicznego na organizm. Zwiększona ekspresja hsa-miR-140-3p i 5′isomiR-140-3p powoduje zatrzymanie proliferacji komórek nowotworowych przez negatywną regulację produktów białkowych wspomnianych genów [74]. Wzmaganie działania tych dwóch miRNA mogłoby przynieść dobre rezultaty w raku piersi lub mogłoby wzmacniać skutki znanych do tej pory terapii.

Możliwości zastosowań miRNA w diagnostyce i leczeniu jest wiele i prawdopodobnie będą coraz szerzej stosowane w celu zwalczania chorób nowotworowych.

Według danych WHO z 2018 r. powodem największej liczby zgonów wśród chorób nowotworowych jest nowotwór płuca. Na 8,8 mln zgonów spowodowanych chorobami nowotworowymi, 1,69 mln zgonów było z powodu raka płuca [96]. Powodem tak wysokiej śmiertelności jest zwykle późne rozpoznanie i brak możliwości skutecznego leczenia. Pacjenci z zaawansowanym stadium guza najczęściej mogą liczyć jedynie na pomoc paliatywną i wielu z nich umiera kilka miesięcy po otrzymaniu diagnozy. Dlatego bardzo potrzebne jest więc opracowanie markerów, dzięki którym można by wcześnie wykryć guz oraz rozróżnić podtypy nowotworów płuca. Pozwoliłoby to na prognozowanie kierunków ich dalszego rozwoju i pomogło przy wyborze odpowiedniego leczenia [15].

Dowiedziono, że w wielu schorzeniach płuca, takich jak mukowiscydoza, astma, przewlekła obturacyjna choroba płuca, idiopatyczne zwłóknienie płuca czy nowotwory płuca ekspresja miRNA ulega zmianie, co potwierdza możliwość ich wykorzystania w diagnostyce [17].

85% przypadków występowania raka płuca obejmuje niedrobnokomórkowego raka płuca (NSCLC: non-small-cell-lung carcinoma). W DNA izolowanym z guzów pacjentów, u których zdiagnozowano NSCLC mogą występować mutacje przyczyniające się do wywołania lekooporności guza. Najpopularniejszymi mutacjami w tym schorzeniu są mutacje genu EGFR (epidermal growth factor receptor) i ALK (anaplastic lymphoma kinase). W terapii tego rodzaju nowotworów stosuje się substancje chemiczne działające na zasadzie inhibitorów produktów białkowych tych genów. Przez występowanie w komórkach zjawiska lekooporności, terapia nie zawsze jest skuteczna. Szanse na przeżycie pacjenta zmniejsza przekształcanie się komórek nabłonkowych w mezenchymalne (EMT- epitelial-mesenchymal tranzition), a to przyczynia się do rozwoju guza oraz do pojawiania się przerzutów. Wykryto, że miRNA mają swój udział w zjawisku lekooporności oraz indukcji przejścia epitelialno-mezenchymalnego komórek. Zaobserwowano, że miRNA-134 i miRNA-487b mają udział w rozwoju nowotworów płuca. Zwiększona ekspresja tych miRNA jest skorelowana z indukcją przejścia EMT. Ponadto, wspomniane miRNA powodują pojawienie się lekooporności na gefitinib – lek stosowany w NSCLS przy występowaniu mutacji EGFR [57].

MiRNA również korzystnie działają w terapii NSCLS, np. miR-150 wzmacnia przeciwnowotworowe działanie Crizotinibu, leku stosowanego w NSCLS przy występowaniu mutacji ALK [113].

Odkrycie, że zrąb guza jest częściowo formowany przez fibroblasty CAF (cancer associated fibroblasts) wytwarzające substancje, takie jak czynnik wzrostu hapatocytów (HGF – hepatocyte growth factor), który uczestniczy w promowaniu wzrostu, mobilności i morfogenezy raka, zapoczątkowało badania nad profilem ekspresji miRNA w tego rodzaju komórkach [28]. Udowodniono, że ekspresja miR-200a i HGF odbywa się głównie w cytoplazmie komórek zrębu guza, wysunięto więc tezę zakładającą zależność między tymi cząsteczkami. Wykazano, że zwiększony poziom miR-200a w komórkach zmniejsza stężenie HGF, co może być szansą na przeciwdziałanie progresji NSCLC [12].

Nowotwory wątroby są piąte na liście najczęściej rozwijających się nowotworów wśród mężczyzn i siódme wśród kobiet. Najczęściej występującym rodzajem nowotworu wątroby jest rak wątrobowokomórkowy (HCC – hepatocellular carcinoma) [38], który jest trzecim pod względem wywoływanej śmiertelności nowotworem [31]. Głównymi przyczynami powstawania nowotworów wątroby jest nadmierne spożywanie alkoholu, zapalenie wątroby typu B i C oraz niealkoholowe stłuszczenie wątroby. 50% przypadków HCC jest skorelowane z wirusem HBV, a 25% z wirusem HCV [38]. Zmiany w profilu miRNA są związane z wszystkimi stadiami kancerogenezy. Profil ekspresji miRNA może umożliwić diagnostykę pacjentów cierpiących na HCC, jak i tych cierpiących na inne choroby wątroby. Oprócz potencjalnej roli w diagnostyce nowotworów wątroby miRNA mogą służyć do monitorowania odpowiedzi na terapię, jak i być celem leków przeciwnowotworowych [31].

MiR-122 jest głównym miRem regulującym homeostazę w komórkach wątroby [8]. W nowotworach wątroby występuje zwiększone stężenie białka PEG10. Zasocjowane z białkiem SIAH1 hamuje apoptozę komórek, promując przeżycie komórek nowotworowych, co niekorzystnie rokuje dla pacjenta [68]. Pojawienie się zwiększonego stężenia PEG10 w komórce jest skorelowane ze spadkiem poziomu ekspresji miR-122. Taki wzór jest charakterystyczny przy występowaniu HCC [78]. Mimo że ekspresja miR-122 w komórkach nowotworowych pacjentów z HCC jest zmniejszona, w ich krwiobiegu poziom miR-122 ulega zwiększeniu. Jest to najprawdopodobniej spowodowane uwalnianiem miRNA z komórek guza do krwiobiegu. MiR-122 wykazuje zmiany ekspresji nie tylko w nowotworach wątroby, ale i w innych jej schorzeniach i wydaje się obiecującym markerem diagnostycznym [31].

Badania naukowców z Stanford University School of Medicine wykazały, że w przypadku HCC przywrócenie poziomu dwóch miRNA jednocześnie może korzystnie wpłynąć na proces leczenia. Uzupełnianie miR-122 i dostarczanie cząsteczek antymiR-21 hamuje lekooporność i zwiększa skuteczność terapii przez hamowanie przerzutowania komórek nowotworowych. Dzieje się tak przez hamowanie miR-21 będącego „onkogenem” oraz przywrócenie odpowiedniego poziomu miR-122 [65].

Innym „antyonkogennym” miRNA jest miR-7. Udowodniono, że w komórkach HCC jest on hamowany na poziomie pri-miR-7-1 przez kompleks czynników transkrypcyjnych: NF90-NF45 (nuclear factor 90, 45). Wyeliminowanie tych czynników i zwiększenie poziomu miR-7 przyczynia się do hamowania proliferacji komórek nowotworowych wątroby [33].

Nowotwory jelita grubego są drugim najczęściej diagnozowanym nowotworem u kobiet, trzecim u mężczyzn [87]. Wdrożenie profilowania miRNA w ramach diagnostyki może pomóc w jej usprawnieniu i skuteczniejszym doborze terapii, a więc poprawić rokowania u osób chorych.

Jednym z miRów zaangażowanych w powstawanie nowotworów jelita grubego jest miR-193-5p; działa jako „gen supresorowy”. W komórkach nowotworów jelita grubego zauważono spadek poziomu miR-193-5p. Przywrócenie naturalnego poziomu tego miRNA hamowało proliferację oraz apoptozę i migrację komórek [62].

Zbadano również potencjał diagnostyczny miR-210. Po wprowadzeniu do komórek nowotworu jelita grubego oligonukleotydów o sekwencji prekursora miR-210, zauważono zmniejszenie proliferacji komórek, spadek odsetka komórek w fazie G1 i zwiększenie frakcji komórek w fazie G2. W komórkach ze zwiększoną ekspresją miR-210 zmniejszony poziom ekspresji białka MCL1 (białka antyapoptotycznego) i zwiększone stężenie białek BIM (białka proapoptotycznego) świadczy o działaniu proapoptotycznym, ponadto obecność miR-210 stymuluje generację wolnych rodników tlenowych [83].

Udowodniono, że za pomocą miRNA można wyróżnić również podtypy nowotworów. Jednym z typów nowotworów jelita grubego, jest gruczolakorak śluzowy, który charakteryzuje się obfitym wydzielaniem mucyny. Takie nadmierne wydzielanie śluzu jest związane ze zmianami mikroflory jelitowej i indukcją reakcji zapalnych, co sprzyja rozwojowi nowotworu. Występowanie gruczolakoraka śluzowego jest związane z zaawansowanymi stadiami nowotworowymi, przez co szanse na przeżycie pacjenta w chwili diagnozy są gorsze niż u pacjentów z innymi typami nowotworów jelita grubego. W gruczolakoraku śluzowym zaobserwowano zwiększoną ekspresję miR-205 i miR-373. miR-205 decyduje o różnicowaniu się nabłonka jelitowego w zdolny do wytwarzania mucyny, a miR-373 zmniejsza adhezję międzykomórkową i zwiększa zdolność komórek do przerzutowania. Profil tych miRNA nie tylko odbiega od profilu komórek prawidłowych, ale i od profilu innych typów nowotworów jelita grubego [20].

Nowotwory żołądka są czwartym typem najczęściej występujących nowotworów na świecie [22]. Mimo że częstość występowania raka żołądka się zmniejsza, rokowania pacjentów, u których stwierdzono ten nowotwór pozostają złe z powodu braku skutecznych biomarkerów, które pomogłyby w wykrywaniu raka żołądka we wczesnych stadiach jego powstawania [98].

Niedawne badania wykazały, że zmiany w profilu miR-164a, mają znaczenie w kancerogenezie komórek żołądka. Zwykle przy powstawaniu tego typu nowotworu można zaobserwować wzrost poziomu miR-164a, który jest zaangażowany w regulację genów o podstawowych dla organizmu funkcjach. To zjawisko, czyli wzrost ilości tego miRNA, powoduje pośrednie hamowanie białka p21 przez łączenie się z mRNA SMAD4 i w wyniku zahamowania jego ekspresji następuje wzmożenie proliferacji komórek nowotworowych [103]. Natomiast zwiększony poziom miR-146a hamuje receptor EGFR i IRAK1, co zmniejsza możliwość proliferacji i przerzutowania guza [45].

Szlak sygnalizacyjny Wnt/β-katenina bierze udział w regulacji różnicowania i proliferacji komórek [69], a wzrost aktywacji tego szlaku jest zaangażowany w powstawanie nowotworu żołądka [80]. Przeprowadzone badania dowiodły, że miRNA mogą wpływać na regulację tego szlaku. Takim miRNA jest miR-194, który łączy się z inhibitorem Wnt-SUFU, przez co następuje aktywacja szlaku Wnt/β-katenina, co promuje rozwój nowotworu żołądka. Szlak ten aktywują również inne miRNA, takie jak miR-200a, miR-27 czy miR-130a przyczyniając się do powstawania nowotworu.

Innym miRNA, które może w przyszłości odgrywać ważną rolę w nowotworze żołądka, jest miR-518. U pacjentów z tym typem nowotworu stwierdzono zmniejszony poziom miR-518. Próby przeprowadzone na liniach komórkowych związane z przywróceniem naturalnego poziomu tego miRNA wykazały, że miR-518 hamuje rozwój nowotworu i przyspiesza apoptozę komórek, przez przyłączanie się do nici transkryptu genu MDM2. Białko MDM2 hamuje ekspresję genu p53, którego jednym z głównych zadań jest indukcja apoptozy. Przywrócenie prawidłowego poziomu tego miRNA działa więc przeciwnowotworowo. Ponadto naturalny poziom miR-518 obniża ekspresję białka BCL-2 działającego antyapoptotycznie i promuje ekspresję proapoptotycznych białek BAX [21].

Powyższe eksperymenty świadczą o możliwości wykorzystania modulacji poziomu miRNA w nowotworze żołądka.

Jeden rodzaj miRNA może regulować ekspresję setek, a przypuszcza się, że w niektórych przypadkach nawet tysięcy genów. Ponadto jedna cząsteczka mRNA może być regulowana przez różne miRNA. Za złożonością regulacyjnej funkcji miRNA przemawia również to, że jeden miRNA może regulować różne mRNA na dwa sposoby: przez ich degradację lub represję translacji. MiRNA może również regulować, w zależności od typu nowotworu, onkogeny i geny supresorowe [70], a także sam może się zachowywać jak onkogen lub supresor. W chorobach nowotworowych obniżony poziom ekspresji miRNA regulujących powstawanie onkogenów prowadzi do ich nadmiernego wytwarzania, podczas gdy wzrost poziomu innych miRNA, takich które są zaangażowane w regulację ekspresji genów supresorowych, prowadzi do hamowania powstawania tych antyonkogenów [63]. Profile ekspresji wielu miRNA uzyskanych z tkanek nowotworowych i prawidłowych dowodzą, że można ich stosować w prognozowaniu i diagnostyce nowotworów u pacjentów. Badając profile miRNA wykazano obecność stałego stężenia miRNA w ludzkiej krwi obwodowej. Różnice w ekspresji miRNA w krwi obwodowej zauważono u pacjentów z takimi nowotworami jak: szpiczak mnogi, rak nosowej części gardła, żołądka, gruczołu krokowego, gruczołu sutkowego, jelita grubego, trzustki, chłoniak rozlany z dużych komórek B, rak płaskonabłonkowy, płuca, jajnika czy nowotwory występujące w obrębie ośrodkowego układu nerwowego [47]. Obserwacja takich różnic może być pomocna w diagnostyce tych nowotworów.

Wszystkie komórki nowotworowe cechuje zwiększona zdolność do wzrostu i podziałów. W procesie transformacji nowotworowej pojawiają się również zmiany w systemach kontrolujących śmierć komórkową, co może się dziać m.in. pod wpływem modulacji profilu ekspresji genów. MikroRNA kontrolują poziom ekspresji genów, przez co stały się obiecującym obiektem badań w nowatorskich celowanych terapiach. Postuluje się, że miRNA przyczyniają się do powstawania nowotworów, pełniąc funkcję onkogenów lub supresorów i są zdolne do przywracania prawidłowego profilu ekspresji genów, w celu powstrzymania rozwoju guza [81].

Dotychczasowe wyniki badań wskazują na powiązanie zaburzeń regulacji w ekspresji odpowiednich miRNA z występowaniem różnych typów nowotworów. Dzięki rozwojowi badań nad mikroRNA pojawiła się możliwość typowania nowotworów. Procedura jest oparta na identyfikacji profilu miRNA w tkankach nowotworowych oraz niezmienionych chorobowo. Profil zróżnicowania i ekspresji miRNA pozwala na określenie stopnia rozwoju guza, co uściśla możliwości terapeutyczne i pozwoliłoby zastosować najodpowiedniejszą do danego przypadku terapię.

Niezwykle obiecujące w diagnostyce jest odkrycie, że miRNA, będące markerami procesu nowotworowego, nie wymaga inwazyjnych procedur diagnostycznych. Trwają intensywne badania nad wykorzystaniem miRNA obecnego w płynach ustrojowych (takich jak: osocze, płyn mózgowo-rdzeniowy, ślina, mocz, płyn nasienny) jako markera diagnostycznego bądź markera prognostycznego nowotworów (tabela 2).

Początkowo uważano, że miRNA obecne w krwiobiegu dostaje się tam z tkanek nowotworowych w wyniku obumierania komórek i uwalniania się z ich wnętrza cząsteczek miRNA. Obecnie wiadomo, że możliwe jest też wydzielanie miRNA na zewnątrz komórki w pęcherzykach sekrecyjnych lub też połączenie ich z białkami bądź z lipoproteinami (ryc.2).

Badania funkcji i regulacji miRNA trwają stosunkowo krótko, a już można stwierdzić, że pełnią bardzo ważną rolę regulacyjną w wielu procesach zachodzących w organizmie. Odkrycie zjawiska interferencji RNA zostało z powodzeniem wykorzystane w hamowaniu ekspresji wybranych genów. W tym krótkim czasie zaproponowano wiele skutecznych rozwiązań mających na celu wyrównanie zmienionego poziomu miRNA spowodowanego lub powodującego zaburzenie prawidłowej homeostazy organizmu. MiRNA spełniają istotną rolę w patogenezie wielu chorób, m.in. w nowotworach, gdzie są zaangażowane w proces ich powstawania, proliferacji oraz przerzutowania. Cząsteczki te mogą przyjmować rolę „supresorów” oraz „onkogenów” w chorobach nowotworowych. Wiadomo już, że zarówno ich zbyt wysoka ekspresja, jak i niedobór w organizmie mogą być bardzo szkodliwe. Wysiłki współczesnej nauki koncentrują się na ustaleniu norm oraz sposobów modelowania ilości miRNA w organizmie. Mimo trudności w badaniu tak wieloaspektowo działających cząsteczek naukowcy starają się wyjaśnić i opisać mechanizmy działania miRNA w organizmie. Nie wyklucza się, że miRNA są „złotym środkiem” pozwalającym zwalczać choroby nowotworowe, a w przyszłości zostaną opracowane szybkie testy diagnostyczne, które mogłyby wykrywać typy nowotworów na podstawie profili odpowiednich miRNA, oraz terapie celowane, w których modulacja lub przywrócenie naturalnego poziom miRNA pozwoliłoby na skuteczne zwalczanie nowotworu, bez potrzeby stosowania leków działających niekorzystnie na komórki prawidłowe.