Mitä MicroRNA: t ovat?

MicroRNA:t (miRNA:t) ovat lyhyitä, koodaamattomia RNA-molekyylejä, tyypillisesti 21.23 nukleotidia, jotka toimivat geenin ilmentymisen jälkisäätelijöinä. Ne on transkriptoitu RNA-polymeraasi II:n avulla primaarisiksi miRNA-arvoiksi (pri-miRNA:t), jotka Drosha-DGCR8-kompleksi käsittelee ytimessä esiasteiksi miRNA-arvoiksi (pre-miRNA:t). Vietyään ne Exportin- 5:n kautta sytoplasmaan Diser-entsyymi leikkaa ne kypsiksi miRNA-duplexeiksi (UTR:t). Yksi duplex-osa, opasosa, joka on ladattu RNA:n indusoimaan kompleksiin (RISC).

Tämän mekanismin avulla yksi miRNA voi säännellä satoja kohdegeenejä muodostaen monimutkaisia sääntelyverkostoja. MiRNA. mRNA: n spesifisyys määräytyy ensisijaisesti siemenalueen (nukleotidit 2. 2808 kypsän miRNA: n lopussa). Tämä kyky hienosäätää geenien ilmentymistä tekee miRNA: n kriittisistä pelaajista kehityksen, solujen erilaistumisen ja metabolisen homeostaasin. Ihmisillä on tunnistettu yli 2 600 kypsää miRNA: ia, ja monet säilyvät eri lajeilla, ja ne ovat alistuneet niiden biologisiin perusrooleihin. Kattavaa katsausta miRNA biogeneesistä ja toiminnasta on [[FLT: 0]] tämä miRNA: n mekanismeja koskeva katsaus [.

MicroRNA- Dysregulation lihavuudessa

Lihavuudelle on ominaista liiallinen rasvakudoksen kertyminen, joka johtuu energiansaannin ja menojen välisestä epätasapainosta. Adipoosikudos ei ole vain passiivinen energiavarasto vaan aktiivinen umpierityselin, joka erittää adipokineja, sytokiinejä ja muita merkkimolekyylejä. Lihavuuden, adiposyyttien hyperplasian ja hypertrofian yhteydessä on krooninen matalan asteen tulehdus, muuttunut lipidiaineenvaihdunta ja insuliiniresistenssi. MikroRNA-lääkkeet ovat tiiviisti mukana näissä prosesseissa, ja lukuisat miRNA-yhdisteet osoittavat vääristynyttä ilmettä rasvakudoksessa, veressä ja muissa liikalihavien henkilöiden aineenvaihduntaelimissä.

miRNA:t Adipogeneesin ja rasvan kertymisen edistämiseksi

Useat miRNA:t toimivat pro-adipogeenisinä tekijöinä. miR-143[] on yksi tutkituimmista. Se edistää adiposyyttien erilaistumista kohdentamalla MAPPK7[]] ja muita geenejä, mikä lisää transkriptiotekijöiden, kuten PPARγ:n ja C/EBPα:n, ilmentymistä. Preadiposyyttien yli-ilmentyminen kiihdyttää niiden muuntumista kypsiksi adiposyyteiksi ja sen tasot nousevat sekä ihonalaisissa että sisäelimellisissä rasvakudoksessa liikakasvupotilailla.

Toinen pro-obesogeeni miRNA on -miR-21. Se pyrkii PTEN[[]-, PI3K/Akt-reitin negatiiviseen säätelijään, mikä edistää adipogenesia ja estää lipolyysiä. Lisäksi -miR-132[]-järjestelmän on osoitettu lisäävän adipogeneesiä kohdentamalla SIRT1[[] ja edistämällä PPARγ:n ilmentymistä. Näiden miRNA:ien kohonneet tasot ovat korreloineet rasva- ja painoindeksin (BMI) kanssa.

miRNAs Säätelevät rasva-aineenvaihduntaa ja energiamenoja

Adipogeneesin lisäksi miRNA:t kontrolloivat lipidien varastointia ja hapettumista. miR-33] koodataan SREBF2-geenin introneihin ja sillä on keskeinen rooli kolesteroli- ja rasvahappojen homeostaasissa. Se resistentoi useiden kolesterolieffluksiin (esim. ABCA1, ABCG1) liittyvien geenien ilmentymistä, rasvahappojen β-oksidaatiota (esim. CPT1A, PRKAA1) ja insuliinin signaalia (esim. IRS2). Maksassa miR-33:n yli-ilmentyminen alentaa HDL-kolesterolia ja lisää maksan rasvapitoisuutta, edistää rasvakudosta.

miR-155 on toinen miRNA, jolla on tärkeitä aineenvaihduntatoimintoja. Se on alas säännelty rasvakudoksessa lihavien hiirien ja ihmisten. MiR-155:n palauttaminen adiposyyteihin lisää termogeenisten geenien ilmentymistä, kuten [,UCP1, ja , PGC1α, beige adiposyyttien muodostumisen edistäminen ja energian kulutuksen lisääminen. Toisaalta miR-155:n puute johtaa liikalihavuuteen ja insuliiniresistenssiin, kun hiirille syötetään runsasrasvaista ruokavaliota. Lisäksi , , miR-27a on negatiivinen adipogeneesin ja rasvan kertymisen säätelijä.

Inflammatoriset miRNA-yhdisteet Obesen adipoosikudoksessa

Lihavuuteen liittyvä tulehdus johtuu osittain tulehdusta edistävistä miRNA-lääkkeistä ]miR-146a ja miR-155[] ovat herkkiä rasvakudoksen makrofageille liikalihaville henkilöille, joissa ne moduloivat tulehdusta hillitsevien sytokiinien kuten TNF-α:n ja IL-6:n tuotantoa. Samalla miR-146a käyttää tulehdusta estävää palautesilmukkaa kohden kohdentamalla IRAK1:tä ja TRAF6, liiallinen miR-155 voi pahentaa tulehdusta. Näiden miRNA:ien tasapaino vaikuttaa makrofagipolarisaatiotilaan (M1 vs. M2) ja kokonaislisäkudostulehdukseen. miR-223 on toinen miRNA, joka auttaa hallitsemaan tulehdusta.

MicroRNA tyypin 2 diabeteksessa

Tyypin 2 diabetes (T2D) on ominaista insuliiniresistenssi ääreiskudoksessa ja etenevä β-solujen toimintahäiriö johtaa hyperglykemiaan. Laaja näyttö viittaa miRNA: iin sekä T2D: n käynnistymisessä että etenemisessä. Lukuisat kiertävät miRNA: t toimivat biomarkkkereina varhaisessa havaitsemisessa ja riskistratifiointissa. Lisäksi solunsisäiset miRNA: t maksassa, lihaksissa, rasvakudoksessa ja haimasaarekkeissa muuttavat suoraan insuliinin signaalia, glukoosin soluunottoa ja insuliinin eritystä.

miRNAs Insuliinin herkisyyteen vaikuttava vaikutus

Maksassa -miR-29a/b/c-perheenjäsenet ovat koholla liikalihavissa, insuliinille resistenteissä olosuhteissa.He kohdistavat -IRS1[]-, -]-,AKT2- ja -perheenjäsenet ovat koholla lihavoimissa, ja -,]-, PPARGC1A[-]- (PGC1α-)-insuliinin signaalin ja glukoneogeneesin edistämisen vuoksi.MIR-29:n kolhipdown parantaa insuliiniherkkyyttä ja vähentää glukoosin tuotantoa maksasoluissa. Vastaavasti -103]-107]-, - ja - ja -aine on pehmob-proteiinin koostumuksen kannalta merkittävä.

Nämä aineet vaikuttavat insuliiniresistenssiin adipoosikudoksessa ]miR-143 ja [] miR-145[]. Näiden miRNA-arvojen suureneminen sisäelinten rasvassa korreloi alentuneen akt fosforylaation ja heikentyneen GLUT4-translokaation kanssa. Luustolihaksessa miR-133b on alentunut diabetespotilailla ja sen yli-ilmentyminen parantaa glukoosin soluunottoa GLUT4.] sääntelyn [[].miR-181a]] on toinen miRNA-herkkyys; se on myös moduloitua insuliinia; se on resistenssiogeeninen ja se on resistentti imiprolikoidoitua imin imin imitria.

miRNA- ja haiman β- solufunktio

β-solujen toimintahäiriö on T2D:n etenemisen merkki. MicroRNA:t ovat olennaisia β-solujen kehitykselle, proliferaatiolle ja insuliinin eritettävyydelle. [miR-375] on yksi runsaimmista miRNA:ista haimasaarekkeissa. Sitä tarvitaan normaalin β-solumassan ja toiminnan osalta. MiR-375:n kohdennettu poisto hiiristä johtaa myös β-solujen proliferaation vähenemiseen ja glukoosistimuloitumisen heikentymiseen.

Muut keskeiset miRNA-arvot sisältävät ]-miR-200-perheen[-jäseniä, jotka ovat hyperglykemian ja oksidatiivisen stressin aiheuttamia. Ne edistävät beeta-soluapoptiosia puristus Bcl2[]] ja p53-reitin aktivointi. []]miR-30d]] miR-124a[[] -moduloi insuliinin eritystä kohdentamalla [ROCK1[[[[]]] ja [FOXA2[[[[]]]]].

Kiertävät miRNA:t biomarkkereina T2D: lle

Virtaavien miRNA-arvojen määrä plasmassa on vakaa ja se voidaan mitata ei-invasiivisesti, mikä tekee niistä houkuttelevia diagnostisina ja ennustavina biomarkkkereina. Erityisiä miRNA-saamia on tunnistettu T2D-potilailla. Esimerkiksi miR-126 -] -pitoisuuden pieneneminen plasmassa on yhdistetty heikentyneeseen angiogeeniseen vasteeseen ja lisääntyneeseen diabeteksen komplikaatioiden riskiin. Kohonneet miR-29a[ -arvot seerumissa korreloivat insuliiniresistenssin ja glykeemisen tilan kanssa. MiRNA-paneelit, kuten miR-15a, miR-223, miR-28-3p[] -] -arvot ovat arvoltaan pienempiä.

MiRNA: n terapeuttinen potentiaali ja sen käytön haasteet

MiRNA: n kyky säännellä samanaikaisesti useita geenikohteita tekee niistä houkuttelevia terapeuttisiin toimenpiteisiin. Kaksi päästrategiaa on olemassa: taudille liittyvien miRNA: ien estäminen antagomereilla tai miRNA- sienillä ja suojaavan miRNA: n palauttaminen synteettisillä miRNA- jäljitelmillä. Useita miRNA: n kohteena olevia lääkkeitä on otettu kliinisiin tutkimuksiin muiden sairauksien osalta, ja metaboliset sovellukset ovat aktiivisessa tutkimuksessa.

Antagomir Approaches in Prekliiniset mallit

Kuten edellä on mainittu, miR-103/107 -valmisteen esto antisense-oligonukleotidien kanssa parantaa insuliiniherkkyyttä ja alentaa verensokeria diabeteshiirillä. Näiden estäjien ihonalainen anto johtaa maksan ja rasvakudoksen laajaan soluunottoon. Antogoreiden käyttö - 33 -nimisessä ryhmässä lisää ABCA1- ilmentymistä ja nostaa HDL-kolesterolia samalla kun hiirillä on vähemmän ateroskleroosia. MiR-33:n pitkäaikainen esto kuitenkin vähensi adipogeneesiä ja parantaa insuliiniherkkyyttä suurirasvaisissa hiirissä. Toinen nouseva tavoite on .

miRNA-imitiitit restaurointiin

Jos suojaavat miRNA:t ovat alassäänneltyjä, synteettiset mimut voivat palauttaa niiden tason. Esimerkiksi systeeminen anto miR-155[] jäljittelee lipidien nanopartikkeleita lisäämällä energiakustannuksia ja vähentämällä lihavuutta hiirissä. Samoin [miR-26a[]] -imiittejä voidaan käyttää estämään lipogeneesiä ja parantamaan insuliiniherkkyyttä maksassa. Asiayhteys: esimerkiksi miimikoiden syöttäminen RISC-kompleksiin ilman, että ne laukaistaan poispäin tai aktivoivat innoituvan immuunijärjestelmän. Kemiallisia muutoksia, kuten 2′-O-metyyliä ja lukollista nukleiinihappoa (LNA) voidaan tarvita kudos- ja sairausvaiheen mukaan. Haasteisiin kuuluu muun muassa se, että jäljittelyt lastataan RISC-kompleksiin.

Toimitushaasteet ja turvallisuus

MiRNA:n hoitojen tärkeimpiä esteitä ovat nukeloiva hajoaminen, munuaispuhdistuma, heikko soluunotto ja kohde-eteginnointi. Kemialliset muutokset, kuten 2..-O-metylaatio, fosforitioaatti selkärangassa ja lukittu nukleiinihappo (LNA) -nukleotidit, parantavat vakautta ja sitoutumisen affiniteettia. MiRNA:hon (esim. adeno-liitännäisvirus) liittyvistä sairauksista on myös keskusteltu yksityiskohtaisesti , mikä lisää maksaspesifistä toimitusta ja on onnistunut siRNA-lääkkeiden, kuten inklisiraanin, osalta. MiRNA:n hoitojen, lipidien nanopartikkelien ja virusvektorien (esim. adeno-adeno-adeno-asennukseen liittyvän viruksen) mahdollisia sivuvaikutuksia arvioidaan myös. Turvallisuus on edelleen kriittinen huolenaihe, koska miRNA:n sisältämät geenit ovat monia geenien; tahaton kohdentaminen saattaa johtaa myrkyllisyyteen.

Tulevaisuuden ohjeet ja kliiniset näkökulmat

MiRNA:n säätely metabolisessa sairaudessa etenee nopeasti. Useat avainalueet edellyttävät lisätutkimuksia. Ensinnäkin solunulkoisten miRNA-solujen (esim. eksosomaalisten miRNA-solujen) rooli elinten välisessä viestinnässä on kehittymässä. Adipoosista johdetut eksosomeja sisältävät miR-155, miR-27a tai miR-222 voivat matkustaa maksalle, lihakselle tai haiman saarekkeelle, heilauttavalle insuliiniherkkyydelle ja beetasolutoiminnolle. Näiden eksosomaalisten mikroRNA-arvojen kohdentaminen voi estää patologisen signaalin tuottamisen kudosten välillä.

Toiseksi, yksisoluiset ja spatiaaliset transkriptomiikat paljastavat solutyypin miRNA-ekstraation rasvakudoksessa ja isotooppeissa, jotka tarjoavat korkeamman resoluution tavoitteita. Esimerkiksi miRNA-arvot, jotka ilmaistaan erityisesti rasvakudoksessa makrofageina adiposyytteihin nähden, voidaan kohdentaa tarkemmin. Kolmas kombinatoriset hoidot, jotka samanaikaisesti muuntavat useita miRNA-yhdisteitä (esim. yhdellä polysitronisella antagomirilla), voivat saada aikaan synergisiä etuja. Neljäs, puolueeton seulontamenetelmä, kuten CRISPR-Casin9-näytöt miRNA-kohteiden tunnistamiseksi, jatkavat uusien sääntelyverkostojen paljastamista. Lopuksi, kiertävän miRNA-saamisen tunnistaminen ei-invasiivisiksi biomarkereiksi lihavuuden varhaisdiagnoossa ja etenemisen seurannassa ja T2D on edistymässä. Laaja-mittaiset pitkittäiset tutkimukset validoivat nämä biomarkkerritorit.

Lisäksi kudoskohtaisten miRNA-toimitusjärjestelmien, kuten peptidien konjugoitujen nanopartikkeleiden tai eksosomien, kehittäminen on lupaava keino vähentää muita kuin kohdevaikutuksia. Yksilöllinen miRNA-hoito, joka perustuu yksilöllisiin miRNA- ilmentymisprofiiliin ja geneettiseen taustaan, on toinen horisontti. Kun ymmärrämme miRNA-biologian syvenevän ja uuden teknologian ilmaantuessa, mikroRNA-tuotteista tulee todennäköisesti kiinteä osa tulevia tarkkuuslääketieteen menetelmiä lihavuuden, diabeteksen ja niihin liittyvien komplikaatioiden osalta.

Päätelmä

MikroRNAt ovat perustavanlaatuisia sääntelijöitä lihavuuden ja tyypin 2 diabeteksen taustalla olevissa monimutkaisissa molekyyliverkostoissa. Ne vaikuttavat adipogeneesiin, rasva-aineenvaihduntaan, tulehdusreaktioihin, insuliinin signaaliin ja β-solujen eloonjäämiseen ja toimintaan. Tiettyjen miRNA-arvojen säätely vaikuttaa näiden aineenvaihduntahäiriöiden patogeneesiin, ja prekliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että miRNA-tasojen manipulointi voi parantaa aineenvaihdunnan tuloksia. Vaikka miRNA-pohjaisten hoitojen kehittäminen on edelleen lupaava raja. Kun ymmärrämme miRNA-biologian syvenevän ja uuden teknologian kudosspesifiseen kohdentamiseen, mikroRNA-tasosta tulee todennäköisesti tulevien tarkkuuslääkemenetelmien kiinteä osa lihavuutta, diabetesta ja niihin liittyviä komplikaatioita varten.