Не-кодирајуће РНК у наследним бубрежним поремећајима, део 1

Апстрактан

Откривено је да су дефекти једног гена етиологије многих болести бубрега са недавним напретком у молекуларној генетици. Аутозомно доминантна болест полицистичних бубрега (АДПКД), као једна од најчешћих наследних болести бубрега, узрокована је мутацијама гена ПКД1 или ПКД2. Због сложености патофизиологије формирања и прогресије цисте, доступне су ограничене терапијске могућности. Улога некодирајућих РНК у развоју и болести је добила широку пажњу последњих година. Посебно су истакнуте микроРНА у промовисању прогресије ПКД. Дисрегулисане микроРНК модулирају раст цисте потискивањем експресије ПКД гена и регулацијом пролиферације епителних ћелија цистичне бубрега, метаболизма митохондрија, апоптозе и аутофагије. Антагонисти микроРНА су се појавили као потенцијални терапеутски лекови за лечење АДПКД. Поред тога, студије су се такође фокусирале на микроРНК као потенцијалне биомаркере за АДПКД и друге уобичајене наследне болести бубрега, укључујући ХНФ1 - повезану болест бубрега, Алпортов синдром, урођене абнормалности бубрега и уринарног тракта (ЦАКУТ), вон Хиппел– Линдау (ВХЛ) болест и Фабријева болест. Овај преглед обједињује тренутно разумевање некодирајућих РНК, укључујући микроРНК и дуге некодирајуће РНК, у полицистичној болести бубрега и овим уобичајеним моногеним болестима бубрега.

Кључне речи

некодирајућа РНК; микроРНА;Генетска болест бубрега; ПКД

1. Представљање

Дуги низ деценија се у почетку сматрало да је већина транскриптомамРНК, који се може превести у протеине на основу кода у мРНК. Међутим, идентификовано је само око 2 процента људских гена да кодирају протеине, а већина људских гена је транскрибована у некодирајуће РНК (нцРНА) из недавних налаза Енциклопедије ДНК елемената (ЕНЦОДЕ) Пројектног конзорцијума [1]. Пројекат ЕНЦОДЕ је такође пружио доказе да некодирајући гени могу бити первазивно транскрибовани да регулишу гене који кодирају протеине формирањем сложених регулаторних мрежа [1]. Дакле, разумевање улоге нцРНА у људским болестима постало је један од најважнијих изазова науке.

Последњих година, истраживања о употреби матичних ћелија и кинеског биљног лека за лечењеболести бубрегаје задобила велику пажњу. Главни механизам ове две терапије је промовисање поправке оштећених бубрежних ткива изаштитити преостале функције бубрега.

Кликните на Цистанцхе Тубулоса Супплемент за бубрежне болести

Тражи више:

david.deng@wecistanche.com ВхатАпп:86 13632399501

Кинески биљни лек,цистанцхе, користи се у традиционалној кинеској медицини за лечење различитих хроничних болести бубрега од давнина. Пријављено је да цистанцхе има потенцијал да смањи упалу,смањити фиброзу бубрега, и промовишу синтезу компоненти екстрацелуларног матрикса. Откривено је да су ови ефекти последица његових биоактивних компоненти, укључујући многе фенолне супстанце, тритерпеноиде и кумарине.

С друге стране, технологија матичних ћелија изазвала је револуцију у медицинској пракси. Истраживања су показала да се матичне ћелије могу диференцирати у различите типове бубрежних ћелија и обављати терапеутске активности, укључујући заштитупреостало функционално бубрежно ткиво,успоравање фиброзе ткива и обнављање оштећених бубрежних ткива.

На крају крајева, комбинација традиционалне кинеске медицине са модерном науком могла би бити кључ за лечење различитих болести бубрега. Ова стратегија је постепено прихваћена од стране медицинске заједнице и студије су већ показале да комбинована терапија цистанцхе и третман матичним ћелијама може значајно смањити стопу смртностиболести бубрега. 

У закључку, употребацистанцхеи третман матичним ћелијама у лечењу болести бубрега показује велики потенцијал и захтева даља истраживања. Комбинована терапија ова два третмана могла би да пружи побољшану опцију лечења за оне који се суочавају са болестима бубрега.

нцРНАсу углавном класификоване на дуге нцРНК (лнцРНА с) и мале нцРНК на основу њихове дужине, користећи ограничење од 200 нуклеотида (Слика 1) [2]. ЛнцРНА су дуже од 200 нуклеотида и садрже линеарне лнцРНА (подразумевано назване лнцРНА) и кружне РНК (цирцРНА). Мале нцРНА су краће од 200 нуклеотида, што укључује микроРНК (миРНА), малу интерферирајућу РНК (сиРНА), РНК са интеракцијом са пиви (пиРНА), малу сиРНА изазвану стресом (сиРНА), малу нуклеарну рибонуклеинску киселину (снРНА) , мала нуклеоларна РНК (сноРНА), мала интерферирајућа РНК (сиРНА), мала РНА специфична за тело Цајал (сцаРНА) и друге. Међу њима, миРНА су најопсежније истраживане мале нцРНА, у којима је прва миРНА лин-4 идентификована у Цаенорхабдитис елеганс 1993. године [3]. МиРНА играју кључну улогу у развоју и патогенези разних болести, као што су рак, дијабетес, кардиоваскуларне болести и болести бубрега [4]. Дисрегулисане миРНА су потенцијалне терапијске мете људских болести [5]. С обзиром да су миРНК у телесним течностима стабилне и лако уочљиве, и да имају профил експресије обогаћене ткивом, пријављено је да се користе као потенцијални дијагностички и прогностички биомаркери [5].

Наследне бубрежне болести, које се састоје од моногених и полигених поремећаја бубрега, имају значајан ризик за развој терминалне бубрежне болести (ЕСРД). Моногена болест бубрега је резултат патогене мутације једног узрочника гена (Табела 1), а више гена за моногену нефропатију се континуирано идентификује секвенцирањем целог егзома и секвенцирањем целог генома [6]. Отприлике 450 моногених поремећаја бубрега чини 30 процената случајева хроничне бубрежне болести (ЦКД) у педијатријској кохорти и 5–30 процената у кохортама одраслих [6]. Аутозомно доминантна болест полицистичних бубрега (АДПКД) је узрокована мутацијама у гену ПКД1 или ПКД2 и представља најчешћи моногени поремећај бубрега [7]. Епителне ћелије ПКД које облажу цисте су хиперпролиферативне и хиперсекреторне, што доводи до прогресивног раста и ширења цисте, и на крају изазива ЕСРД [7]. Недавни докази сугеришу да, поред основне генске мутације, епигенетски регулатори модулирају раст цисте и делују као потенцијалне терапијске мете [8]. Један пример је улога миРНА посредоване сигнализације у промовисању формирања циста [9]. Овај преглед се фокусира на недавни напредак у разумевању улоге нцРНК у патогенези ПКД и разматра потенцијалну примену нцРНК као терапеутске мете ПКД. Поред тога, овај преглед такође сумира налазе нцРНА код других уобичајених моногених болести бубрега, укључујући ХНФ1 -повезану болест бубрега, Алпортов синдром, урођене абнормалности бубрега и уринарног тракта (ЦАКУТ), вон Хиппел-Линдау (ВХЛ ) болест и Фабријева болест.

2. миРНА

миРНА, молекули РНК дуги од 20- до 22-нуклеотида, углавном смањују експресију гена након транскрипције [10]. Већина миРНА се обрађује канонским путем биогенезе миРНА [11]. Примарне миРНА (при-миРНА) се транскрибују из својих гена помоћу ензима РНК полимеразе ИИ, који се затим цепа на пре-миРНА помоћу микропроцесорског комплекса који се састоји од РНК везујућег протеина ДиГеорге Синдроме Цритицал Регион 8 (ДГЦР8) и рибонуклеазе ИИИ, ДРОСХА [12]. Пре-миРНА се извозе из језгра експортин 5/РанГТП комплексом [12]. Цитоплазматске пре-миРНА се обрађују помоћу РНасе ИИИ ендонуклеазе Дицер, што резултира формирањем 22- зрелих дволанчаних нуклеотидамиРНА[13]. Зрели дуплекс миРНА се учитава у породицу протеина Аргонауте (АГО) на начин зависан од АТП-а, да би се формирао миРНА-индуковани комплекс за утишавање (миРИСЦ) [14]. АГО бира ланац „водича“ делимично заснован на термодинамичкој стабилности на 50 крајева миРНА дуплекса [15]. Водилица има нижу стабилност 5 0 која се првенствено учитава у АГО [15]. Неоптерећени ланац постаје путнички ланац који се цепа АГО2 и деградира ћелијском машином [15]. Разјашњено је више неканонских путева биогенезе миРНА, укључујући Дросха/ДГЦР8-независне и Дицер независне путеве. У Дросха/ДГЦР8-независном путу, пре-миРНА личе на Дицер супстрате без цепања Дросха [11]. С друге стране, на путу независном од Дицера, миРНА обрађује Дросха и могу се учитати у АГО без цепања Дицер-а [11].

МиРИСЦ ступа у интеракцију са 30 УТР циљних мРНК преко елемената одговора миРНА (МРЕ), комплементарне секвенце МРЕа која се састоји од 2–8 нуклеотида смештених на 50 крајева миРНА. Пријављено је да миРНА такође ступају у интеракцију са другим регионима, укључујући 50 УТР, кодирајућу секвенцу и генски промотер [16]. Везивање миРНК са МРЕ на 30 УТР циљних мРНК резултира деденилацијом и декапирањем мРНК, цепањем мРНК активацијом АГО2 ендонуклеазе и репресијом транслације [17–19]. Везивање миРНА за 50 УТР и кодирајућих региона мРНК смањује експресију гена [20,21], док се наводи да везивање миРНА за регион промотера индукује транскрипцију [22].

Пријављено је да миРНА играју критичну улогу у развоју бубрега, одржавању хомеостазе, акутној повреди бубрега (АКИ) и прогресији тубулоинтерстицијалне фиброзе [9,23,24]. Брисање Дицер-а посредовано са Сик2-Цре у прогениторима епитела нефрона индукује апоптозу и прерано окончање нефрогенезе [25], при чему брисање Дицера у прогениторима нефрона индукује апоптозу током развоја бубрега која се регулише повећањем експресије про-апоптотичког протеина Бим [26]. Бим је на мети неколико миРНА, укључујући миР-10а, миР-106б и миР-17-5п, у прогениторима нефрона [26]. Губитак Дицер-а посредован ХокБ7-Цре у епителу пупољака уретера такође повећава пролиферацију ћелија и апоптозу и ремети цилиогенезу, што доводи до развоја циста [25]. Пошто су миРНА у великој мери укључене у патогенезу АКИ и ЦКД, оне би требало да имају обећавајући дијагностички и терапеутски потенцијал [27,28].

3. ЛнцРНА

За разлику од опсежног истраживања миРНА током протекле деценије, информације у вези са функцијом лнцРНА су ограничене. лнцРНА су категорисане као смислене, антисенс, интроничке, интергенске, двосмерне и повезане са појачивачем на основу локације у вези са генима који кодирају протеин [29]. Све већи докази сугеришу да су лнцРНА централни играчи у епигенетској регулацији хомеостазе ткива током развоја и болести [30,31]. лнцРНА су обогаћене језгром и повезане са комплексом ремоделирања хроматина, чиме се регулише хроматинска архитектура гена или у цис (близу њихових транскрипционих места), или у транс (на местима удаљеним од њиховог места транскрипције) [32]. лнцРНА такође регулишу регрутовање модификатора хроматина и транскрипцију путем различитих механизама [32].ИнцРНАстакође може да се експортује у цитоплазму да би регулисао стабилност мРНК, модулирао транслацију и ометао посттранслационе модификације [32]. Више студија у последњих пет година фокусирало се на функционалну улогу лнцРНА у болестима бубрега, као што су гломеруларне болести, тубулоинтерстицијална болест, фиброза бубрега и акутна повреда бубрега.

4. Некодирајућа РНК код полицистичне болести бубрега

4.1. миРНА и лнцРНА у АДПКД

Бројне миРНА су истраживане у ПКД ћелијама и мишјим моделима, као и људимаАДПКД. Дисрегулисане миРНА модулирају раст цисте и интерстицијалну фиброзу кроз различите механизме, укључујући директну репресију експресије ПКД гена, регулисање пролиферације цистичних ћелија, апоптозе и аутофагије, промовишући епително-мезенхимску транзицију (ЕМТ) и инфламацију, и изазивање минохондрије. метаболизам и актински цитоскелет (слика 2). У наредним одељцима разматрамо дисрегулацију различитих миРНА у АДПКД (табела 2).

4.1.1. мИР-17–92 кластер

миР-17–92кластер је еволутивно очуван онкогени миРНА кластер, који кодира шест миРНА (миР-17, миР-18а, миР-19а, миР-19б-1, миР20а и миР-92а-1). Брисање региона хромозома 13 који укључује МИР17ХГ, који кодира људски миР-17–92 кластер, узрокује Феинголдов синдром типа 2 [49]. Феинголдов синдром типа 2 је аутозомно доминантан и карактерише га абнормалности прстију на рукама и ногама, губитак слуха, низак раст или абнормалности бубрега или срца [49]. Мишеви са брисањем заметне линије одмиР- 17–92су перинатални смртоносни са хипоплазијом плућа и дефектом вентрикуларног септума и дефектом сазревања Б ћелија [50]. Условни нокаут миР17–92 у прогениторима нефрона смањује број нефрона у развоју, што доводи до албуминурије, брисања процеса стопала подоцита и гломерулосклерозе код одраслих мишева [51]. Међутим, индуцибилна делеција миР- 17–92 код одраслих мишева не доводи до очигледних абнормалности [52], а нокаут миР-17–92 специфичан за бубреге не изазива никакве промене у морфологији и хистологији бубрега [ 33].

Пријављено је да је миР17–92 кластер појачан у бубрезима вишеструких ортологних модела ПКД и хуманог АДПКД преко ц-Миц који се директно везује за очувана места везивања Миц на промотору кластера миР17–92 [33,34]. Онкоген ц-Миц се појачано регулише у ПКД и подстиче прогресију цисте, а ц-Миц трансгени мишеви развијају бубрежне цисте [53,54]. Инхибиција ц-Миц циљањем његовог узводног епигенетског регулатора БРД4 преко инхибитора бромодомена ЈК1 успорила је раст цисте у моделима ПКД миша [54]. Слично као код ц-Миц трансгених мишева, трансгена прекомерна експресија миР-17–92 специфична за бубреге развија бубрежне цисте. Условни нокаут миР-17–92 у ПКД моделима успорава раст циста, чува бубрежну функцију и продужава преживљавање тих мишева путем инхибиције пролиферације ћелија. Штавише, анти-миР-17 умањује раст циста у два ПКД животињска модела и смањује раст циста ин витро модела хуманог АДПКД. Биоинформатичка анализа је открила да 30 УТР ПКД1 и ПКД2 мРНА садржи очувана места везивања за миР-17, а 30 УТР ХНФ-1б мРНА садржи миР-92 место везивања [33, 55]. Транскрипциони фактор хепатоцитни нуклеарни фактор-1 (ХНФ-1) је кодиран са ХНФ-1б, који директно регулише транскрипцију ПКД2 и ПКХД1 [56]. Повећани миР-17–92 негативно регулише експресију ПКД гена (ПКД1, ПКД2 и ХНФ-1б) на посттранскрипциони начин [33]. Озбиљност болести ПКД је повезана са функционалном дозом ПЦ1, што сугеришу налази у хипоморфном моделу ПКД1 п.Р3277Ц миша [57]. Дакле, потенцијални механизам којим миР17–92 промовише раст циста може бити кроз смањење експресије ПКД гена.

Недавна студија је даље идентификовала да је миР-17 примарна патогена миРНА која промовише раст циста у породици миР17–92 кроз ин виво скрининг анти-миРНА које циљају миР-17, миР-18 , миР-19 или миР-25 појединачно [35]. Анти-миР-17 третман успорио је раст цисте у Пкд1флфлок/РЦ: Ксп-Цре мишеви, мишји модел који носи алел флфлок и Р3277Ц мутантни алел гена Пкд1, кроз регулисање митохондријалног метаболизма, мТОР пута и упале [ 35]. Конкретно, миР-17 инхибира експресију рецептора активираног пролифератором пероксизома (ППАР) везивањем за 30 -УТР његове иРНК. миР-17 је смањио експресију циљних гена ППАР у цистичним бубрезима, укључујући Ппарг, Ппаргц1а, Сод2, Ме, Окцт1, Пдк4, Етфа, Етфб, Етфдх, Цд36, Слц27а2 и Цпт2. ППАР је кључни регулатор митохондријалне оксидативне фосфорилације (ОКСПХОС) и оксидације масних киселина (ФАО), што сугерише да миР-17 промовише раст циста утичући на метаболизам митохондрија у ћелијама епитела бубрега. Ови налази такође указују да је митохондријална дисфункција посредована осом миР-17-ППАР једна од промена које доводе до про-пролиферативног метаболичког репрограмирања епитела цисте, поред неисправног метаболизма глукозе и нерегулисаног метаболизма липида и аминокиселина [58 –60]. Лее ет ал. идентификовали су РГЛС4326 скринингом хемијски разноврсне библиотеке анти-миР-17 олигонуклеотида [61]. РГЛС4326 је једноланчани, хемијски модификовани, кратки олигонуклеотид са девет нуклеотида који је комплементаран секвенци семена миР-17 [61]. Безбедност РГЛС4326 је подржана чињеницом да није примећена хематопоетска и бубрежна токсичност код мајмуна [61]. РГЛС4326 показује преференцијалну дистрибуцију у бубрезима и углавном је присутан у оба проксималне тубуле и сабирне канале у цистичним бубрезима АДПКД мишјег модела [61]. Третман са РГЛС4326 потискује раст циста код људских АДПКД модела ин витро и успорава раст циста код мишева са условним нокаутирањем Пкд2 (Пкд2флфлок/флфлок: Пкхд1-Цре), као и код Пци/ЦД1 и Пци/ДБА мишева код којих се развија полицистична болест бубрега са мутацијама у НПХП3 (нефронофтиза 3) и користе се као мишји модели за дуготрајно лечење [61]. Померањем миР-17 из транслационо активних фракција полизома, РГЛС4326 дерепресује експресију миР-17 циљних гена, укључујући ПКД1 и ПКД2 [61]. Третман РГЛС4326 такође нормализује нерегулисане путеве метаболизма и инхибира про-пролиферативне путеве у цистичним бубрезима [61]. РГЛС4326 је потенцијални кандидат за лек за АДПКД, због своје безбедности, стабилности и терапеутске ефикасности у ПКД моделима. Клиничко испитивање фазе 1б је дизајнирано да процени безбедност, подношљивост, фармакокинетику и фармакодинамику РГЛС4326 код пацијената са АДПКД (Цлиницал Триалс.гов идентификатор НЦТ04536688).

Затражите више: david.deng@wecistanche.com ВхатАпп:86 13632399501