MiRNA circulantes

Los microARN son una clase de pequeñas moléculas de ARN no codificantes con una longitud de 18-25 nucleótidos que participan activamente en la regulación de la expresión génica. La acción de los miRNA es muy diversa y está estrechamente relacionada con muchos procesos que ocurren en el cuerpo. Incluyendo el mantenimiento de la estabilidad del genoma, respuestas inmunes, diferenciación, proliferación, apoptosis de las células, tanto normales como para diversas patologías. Y la última circunstancia los hace atractivos para investigadores y médicos en dos direcciones a la vez: como un objetivo terapéutico y un biomarcador potencial para el diagnóstico de casi todas las enfermedades relacionadas con la edad (y no solo).

El primer microARN, llamado lin-4, fue descubierto hace un cuarto de siglo por científicos de la Universidad de Harvard utilizando C. elegancia nematodo [1]. Los científicos descubrieron que el gen lin-4 no codificaba una proteína, sino dos ARN pequeños: un precursor de 61 nucleótidos de longitud y el propio microARN, de 22 nucleótidos, que suprimía la expresión del gen nematodo lin-14, evitando que se desarrolle normalmente. Durante mucho tiempo se creyó que miRNA es un exótico evolutivo, una propiedad del genoma de nematodos, hasta que siete años después, en 2000, se descubrió la segunda molécula de miRNA, let-7 [2]. Ella suprimió la expresión de varios genes a la vez y luego fue descrita en varios organismos vivos, incluidos los humanos. Y después de eso, la "presa se rompió": los descubrimientos de miRNA comenzaron a seguir uno tras otro.

Hoy se sabe que cada miRNA puede controlar muchos (hasta varios cientos) de genes, mientras que un gen específico puede ser el objetivo de varios miRNA. ¿Cómo funciona esta molécula pequeña? Los miARN silencian un gen de varias maneras. Primero, inhiben la expresión génica al interactuar con el ARN mensajero (ARNm). Los miARN se unen al ARNm, que bloquea el proceso de traducción (es decir, la síntesis de proteínas) y la degradación del ARNm. La segunda variante del cierre genético es transcripcional, cuando los miARN en el complejo de poliproteínas causan modificaciones epiginéticas del genoma - metilación del ADN y desacetilación y metilación de histonas.

Además, se ha descrito otra variante de la supresión de la síntesis de proteínas de microARN por su interacción con proteínas represoras que bloquean la traducción [3]. Pero, al mismo tiempo, se descubrió que en algunos casos, es decir, cuando el ciclo celular se detuvo, los microARN pueden no reprimir, sino activar el proceso de traducción. Este fenómeno fue descrito en 2007 en la revista Science [4]. Pero este fenómeno es tan raro y no característico que en la mayoría de los artículos científicos ni siquiera se menciona.

Hace unos 10 años se describió por primera vez que los miRNA secretados por un tipo de célula pueden transferirse a otros tipos de células. Esta fue la razón para sugerir que, además del microARN celular, extracelular, el llamado, también está presente en el cuerpo. miRNA circulante (miRNA circulante, c-miPHK), que luego se encontró en el plasma sanguíneo y otros fluidos biológicos. Como se sugirió hoy, la aparición de c-miRNA en la sangre puede ser el resultado de la secreción de sus células y la muerte de las células durante la apoptosis y la necrosis.

Rápidamente se hizo evidente que los microARN son resistentes a las ribonucleasas endógenas (destructores de ARN) y tienen una alta estabilidad en suero y plasma. Y su número se puede medir con alta sensibilidad y especificidad de varias maneras, las más comunes son la PCR en tiempo real y la hibridación con sondas fluorescentes. Y esto nos permitió analizar de manera efectiva los niveles de microARN circulantes, aislarlos de los fluidos biológicos y utilizarlos como biomarcadores para diversas patologías.

Para diagnosticar qué patologías, se puede utilizar el análisis de microARN? En primer lugar, estas son, por supuesto, las principales enfermedades relacionadas con la edad: cardiovascular, neurodegenerativa y oncológica. Por lo tanto, numerosos estudios han demostrado una estrecha relación entre los niveles de miARN y la enfermedad cardiovascular (ECV): los miARN desempeñan un papel importante en el desarrollo y la patogénesis de la ECV. Lo que hace posible usarlos como un marcador de diagnóstico en las primeras etapas. Hoy, ya se conocen varios miRNA adecuados para este propósito.

En 2009, uno de los primeros estudios mostró que miRNA-208 se produce específicamente en las células del corazón y su concentración plasmática es un indicador preciso de daño miocárdico [5]. Más tarde, los científicos pudieron identificar dos miRNA más, miR-423-5p y miRNA-499, que mostraron una buena eficacia en el diagnóstico de insuficiencia cardíaca e infarto agudo de miocardio [6,7].

Durante un período de 10 años, durante un gran estudio en el marco del Estudio de Salud Nord-Trøndelag, científicos noruegos detectaron varios miRNA circulantes (miR-106a-5p, miR-424-5p, let-7g-5p, miR-144-3p y miR-660-5p,), cuyos niveles pueden predecir futuros infartos agudos de miocardio en personas aún sanas [8]. Además, el mismo trabajo mostró que los hombres y las mujeres tienen sus propios miARN específicos (miR-424-5p y miR-26a-5p, respectivamente) asociados con el riesgo de infarto de miocardio.

En 2018, los cardiólogos rusos realizaron una revisión sistemática detallada de los microARN conocidos actualmente, biomarcadores potenciales de enfermedades cardiovasculares [9].

También se descubrió que, además del infarto de miocardio y la insuficiencia cardíaca, el análisis de los miARN circulantes en la sangre puede ayudar en el diagnóstico precoz del accidente cerebrovascular, así como predecir el resultado pronóstico en los pacientes. Lo que es especialmente importante para el accidente cerebrovascular hemorrágico conocido por las graves consecuencias, para las cuales, según los médicos, además de los microARN, hoy en día no hay biomarcadores establecidos para el análisis de sangre actual para el diagnóstico de accidente cerebrovascular [10]

En 2018, se publicó una gran revisión sistemática, que incluyó ocho estudios, incluidos 572 pacientes y 431 participantes sanos en el grupo de control. Según esta revisión, hoy se conocen al menos 22 miARN, cuya expresión diferencial se registró en el período más temprano después del accidente cerebrovascular isquémico agudo [11].

Pero quizás los miRNA más efectivos se han establecido como biomarcadores en el diagnóstico temprano del cáncer. Por lo tanto, en 2014-17, se realizaron varios estudios a gran escala, revisiones sistemáticas y metanálisis que mostraron que los perfiles de expresión de miRNA circulantes, especialmente usando una combinación de ellos, son de gran valor diagnóstico potencial para la detección precisa y temprana de un tumor de mama [12,13, 14]

Otros estudios también han encontrado numerosos miARN circulantes específicos para otros tipos de oncología, que pueden ayudar a detectar la enfermedad de manera más eficiente en las primeras etapas [15,16]. En general, el análisis de miARN puede usarse para diagnosticar casi todos los tipos de esta patología.

Pero eso no es todo. Resultó que los miARN también se pueden usar de manera efectiva en el diagnóstico de las principales patologías neurodegenerativas relacionadas con la edad, cuyo progreso en el tratamiento actualmente se observa mal.

Entonces, en 2015, se realizó un metanálisis de 8 estudios, en el que participaron 459 pacientes con neurodegeneración y 340 personas sanas en el grupo de control para estudiar los parámetros de diagnóstico de los miRNA circulantes. Un metaanálisis confirmó que los miARN pueden ser biomarcadores potenciales en el diagnóstico clínico de enfermedades neurodegenerativas, y su precisión diagnóstica será mejor utilizando el análisis de varios miARN [17].

En 2018, se publicó un estudio realizado por neurólogos estadounidenses que examinó los niveles de miRNA específicos en el líquido cefalorraquídeo de personas portadoras de mutaciones genéticas asociadas con la enfermedad de Huntington. Como resultado, pudieron detectar 6 microARN (miR-520f-3p, miR-135b-3p, miR-4317, miR-3928-5p, miR-8082, miR-140-5p), cuyos niveles comenzaron a mostrar crecimiento 20 años antes El inicio esperado de los primeros síntomas de la enfermedad. Lo que, según los científicos, aumenta las posibilidades de hacer que el tratamiento sea efectivo y retrasar la aparición de la enfermedad [18].

En otros estudios, se encontraron microARN específicos (miR-455-3p, miR-501-3p, miR-26a-5p, miR-181c-3p, miR-126-5p, miR-22-3p, miR-148b-5p, miR-106b-3p, miR-6119-5p, miR-1246, miR-660-5p)) lo que nos permite diagnosticar de manera más precisa y temprana otra neuropatología grave: la enfermedad de Alzheimer [19,20,21].

Los estudios también han demostrado que los miRNA tienen el potencial de ser utilizados no solo para el diagnóstico, sino también como objetivos terapéuticos en el tratamiento de enfermedades [22, 23]. Y esto no es sorprendente. Según las estimaciones modernas, la expresión de aproximadamente el 60% de los genes humanos está directamente relacionada con la acción de los miRNA, y las funciones de la mayoría de ellos aún no están claras [24].

Los microARN han demostrado ser biomarcadores muy sensibles, lo que permite identificar la enfermedad en los enfoques más distantes, cuando todavía no se observan síntomas ni cambios patológicos. Lo que los convierte en una herramienta única en la lucha por una longevidad saludable. Y aunque todavía se puede encontrar la definición de "materia oscura de la biología" con respecto a los miRNA, lo que ya se sabe ahora muestra grandes perspectivas para estudiar estas pequeñas moléculas.

El autor de la revisión: Alexey Rzheshevsky.