Keringő mikroRNS-ek az endokrin daganatok diagnosztikájában
Decmann Abel dr.1 . Perge Pál dr.1 . Nagy Zoltán dr.1 Butz Henriett dr.2 . Patocs Attila dr.2,3 . Igaz Peter dr.1
1Semmelweis Egyetem, Általános Orvostudományi Kar, II. Belgyógyászati Klinika 2MTA-SE Molekuláris Medicina Kutatócsoport, Budapest 3MTA-SE Lendület „Örökletes endokrin daganatok” Kutatócsoport, Budapest
A mikroRNS-ek (miRNS, miR) rövid - 19-25 nukleotidból álló - érett formájukban egyszálú, nem kódoló RNS- molekulák, amelyek a génexpressziót főként poszttranszkripcionális szinten befolyásolják. A mikroRNS-ek szerepet játszanak élettani folyamatokban, például a sejtdifferenciálódás és -proliferáció szabályozásában, egyedfejlődésben, vérképzésben, sejthalálban, míg aberráns expressziójuk számos betegség, köztük autoimmun betegségek, gyulladá- sok, vascularis betegségek vagy daganatok kialakulása során megfigyelhető. A mikroRNS-ek szövetspecifikus módon fejeződnek ki. Szöveti megjelenésük mellett különböző testfolyadékokban is megtalálhatóak. Így például a vérben, az anyatejben, az ondóban, nyálban, vizeletben stb. A testfolyadékokban megjelenő mikroRNS-ek, így különösen a vér keringő mikroRNS-ei, a daganatok kórisméjében mint minimálisan invazív diagnosztikai eszközök jöhetnek szóba. Az endokrin daganatokra jellemző leírt keringő mikroRNS-kifejeződések száma eddig alacsony, főként a papillaris pajzsmirigy-carcinomára, mellékvesekéreg-carcinomára, petefészekrákra, illetve egyes neuroendokrin tumorokra szo- rítkozik. Tekintettel arra, hogy e daganatok egy részének szövettani diagnózisa, a malignitás megállapítása nehéz, a keringő mikroRNS-ek kutatásában jelentős távlatok rejlenek. Orv. Hetil., 2017, 158(13), 483-490.
Kulcsszavak: mikroRNS, daganat-biomarker, pajzsmirigydaganat, mellékvesekéreg-carcinoma, petefészek-daganat
Circulating microRNAs in the diagnostics of endocrine neoplasms
MicroRNAs (miRNA, miR) are short - 19-25 nucleotide long - single stranded (in their mature form), non-coding RNA molecules that regulate gene expression mostly at the posttranscriptional level. microRNAs are involved in the regulation of various physiological processes such as cell differentiation and proliferation, development, haematopoe- sis, cell death, while their aberrant expression is observed in numerous diseases, like autoimmune disorders, inflam- mations, vascular diseases or tumorigenesis. microRNAs are expressed in a tissue specific fashion. Beyond their ap- pearance in tissues, they can be found in body fluids as well. microRNAs are present in blood, mother milk, semen, saliva, urine, etc. MicroRNAs in body fluids, especially the blood-borne circulating microRNAs can be exploited as minimally invasive biomarkers of tumor diagnosis. The number of endocrine tumor-associated circulating microRNA alterations is relatively low, mostly described for papillary thyroid cancer, adrenocortical cancer, ovarian and neuroen- docrine tumors. As the histological diagnosis including the establishment of malignancy of some of these neoplasms is difficult, studies on circulating microRNAs might have great perspectives.
Keywords: microRNA, tumor biomarker, thyroid neoplasm, adrenocortical carcinoma, ovarian neoplasm
Decmann, Á., Perge, P., Nagy, Z., Butz, H., Patócs, A., Igaz, P. [Circulating microRNAs in the diagnostics of endo- crine neoplasms ]. Orv. Hetil., 2017, 158(13), 483-490.
(Beérkezett: 2017. január 14 .; elfogadva: 2017. február 13.)
Rövidítések
ACC = adrenocorticalis carcinoma (mellékvesekéreg-carcino- ma); FNAB = (fine needle aspiration biopsy) vékonytű-aspirá- ciós citológiai vizsgálat; miR, miRNS = mikroRNS; PTC = (papillary thyroid carcinoma) papillaris pajzsmirigy-carcinoma; RNS = ribonukleinsav
A mikroRNS-ek (miRNS, miR) rövid - 19-25 nukleo- tidból álló - érett formájukban egyszálú, nem kódoló RNS-molekulák, amelyek a génexpressziót főként poszttranszkripcionális szinten befolyásolják. E hatásu- kat a DNS szekvenciájának módosítása nélkül fejtik ki,
így az epigenetikus szabályozás részei. A mikroRNS-gé- nek több ezres nagyságrendben találhatóak a humán ge- nomban (miRbase adatbázis jelenleg 2588 érett humán mikroRNS-t listáz), és a legújabb adatok alapján a fehérjét kódoló gének 30-60%-át képesek befolyásolni [1]. Szövetspecifikus kifejeződés jellemző rájuk, ezért a különböző szövetek mikroRNS-mintázata egymástól eltérő. Fontos szerepet töltenek be számos élettani fo- lyamatban, úgymint a sejtdifferenciálódásban, sejtproli- ferációban, egyedfejlődésben, vérképzésben, sejthalál- ban, míg aberráns expressziójuk számos betegség, köztük autoimmun betegségek, gyulladások, vascularis betegségek vagy daganatok kialakulását okozhatja [2, 3]. Az Y-kromoszóma kivételével az összes emberi kromo- szómán megtalálhatóak a mikroRNS-gének. Túlnyomó részük a genom 90%-át kitevő, fehérjét nem kódoló régi- óban helyezkedik el, az úgynevezett ‘sötét anyagban’, amelyet korábban ‘szemét DNS’-nek tartottak. A fent említett funkciók miatt azonban aligha lehet továbbra is ezt a megnevezést használni ezekre a régiókra. További mikroRNS-gének találhatók a fehérjét kódoló régiókban is, intronokban, exonokban, illetve mindkettőben egy- szerre (úgynevezett kevert mikroRNS-gének). E gének konzerváltságára utal, hogy szerkezetük hasonlósága fel- fedezhető a törzsfejlődés nagyon különböző szintjén álló fajokban is [4].
A mikroRNS-ek bioszintézise
A legtöbb mikroRNS-gént a sejtmagban az RNS-poli- meráz-II írja át elsődleges mikroRNS-sé (pri-miRNS) (1. ábra). A transzkripciót fejlődés- és szövetspecifikus módon elősegíthetik (enhancer) vagy csendesíthetik (si- lencer) egyes faktorok, illetve befolyásolhatják kromati- nmódosulások, transzkripciós faktorok csakúgy, mint a többi fehérjét kódoló gént. Ezután egy összetett érési folyamat következik, amelyek között a kanonikus útvo- nal a legismertebb és legáltalánosabb. Egy mikropro- cesszor komplex, amely a Drosha és DGCR8 (DiGeorge syndrome critical/chromosomal region 8) fehérjékből áll, hasítja az elsődleges miRNS-t körülbelül 60-80 nuk- leotidból álló kettős RNS-láncú, szerkezetében hajtű- szerű (stem-loop, hairpin, Haarnadel) prekurzor mik- roRNS-sé (pre-miRNS). A keletkezett pre-miRNS a sejtmagból a citoplazmába kerül a Ran GTP-áz-függő Exportin-5 fehérje közreműködésével. Ezt követően egy endoribonukleáz (Dicer) formálja tovább, és alakul ki az érett mikroRNS. Egyes prekurzor mikroRNS-ek- nek akár két különböző hasítási helye is lehet. Ezt ne- vükben jelöljük aszerint, hogy ez az 5’ vagy 3’ véghez van közelebb (például miR-483-5p, illetve miR-483- 3p). A citoplazmában TRBP (transactivation-responsive RNA-binding protein), az AGO2 (Argonaute-2) és a Dicer fehérjékkel együtt képezi a RISC-et (RNA-indu- ced silencing complex). A helikázaktivitással rendelkező RISC segítségével keletkeznek az egyszálú, mRNS-hez (messenger RNS) kötődni képes mikroRNS-ek, amelye-
Sejtmag
RNSPOLII
Drosha
m’G
AAAA
DGCR8
m’G
DGCR8
El
AAAA
35
Citoplazma
Ran-GTP-áz
Exportin-5
AGO-2
Dicer
TRBP
Dicer
AGO-2
35
TRBP
Splicing
Dicer
53
AGO-2
35
TRBP
Egyik szál lebomlik
Riboszóma
miRISC
AAAA
m’G
Transzlációs represszió
1. ábra A mikroRNS-ek bioszintézise
ket ugyanez a komplex egyben stabilizál is. A másik szál az esetek többségében, de nem minden esetben, lebom- lik [2].
A mikroRNS-ek funkciói
A mikroRNS-ek fő funkciója a mRNS-ek kifejeződésé- nek befolyásolása a citoplazmában, amely révén a gén- expressziót poszttranszkripciós szinten befolyásolják. Az érett, egyszálú miRNS - a RISC részeként - kötődik a cél mRNS 3’ át nem íródó régiójához (3’ UTR). Az állatokra jellemző részleges komplementaritás esetén a
transzláció gátlódik, míg teljes komplementaritás és a következetes mRNS-degradáció a növényeknél fordul elő inkább [5]. A mikroRNS-ek jellemző tulajdonságai a redundancia és a pleiotropia. Redundánsak, ugyanis egy mikroRNS-szekvencia a genom több, eltérő helyéről is kifejeződhet, illetve egy mRNS-t akár több száz külön- böző mikroRNS is célba vehet. Viszont egy mikroRNS - pleiotrop tulajdonsága miatt - akár több száz mRNS- sel is kapcsolatba léphet [6]. A génexpresszió szabályozá- sában általában szupresszív szerepet töltenek be, de leír- ták már a génexpressziót direkt vagy indirekt módon elősegítő hatásukat is [1].
Mivel a mikroRNS-ek részt vesznek a sejtek differenci- ációjának és proliferációjának szabályozásában is, így megváltozott kifejeződésük tumorok kialakulását segít- hetik elő. Ezek alapján két csoportra oszthatóak: tumor- szuppresszorokra és onkogénekre (onkomiR). Azon mikroRNS-ek, amelyek elősegítik a proliferációt, invázi- ót, angiogenesist vagy csökkentik a tumorszuppresszor gének expresszióját, azokat onkogén mikroRNS-eknek nevezzük. Ezzel szemben, amelyek a differenciációban, apoptózisban szerepelnek vagy csökkentik az onkogén aktivitást, tumorszuppresszor mikroRNS-ek. Daganatos szövetekben a szabályozás szintjén az onkogén miRNS-ek expressziója általában fokozott, míg a tumorszuppresz- szor miRNS-ek expressziója csökkent. A miRNS-ek szö- vetspecifikus tulajdonsága miatt lehetséges az, hogy egyes mikroRNS-ek az egyik szövetben onkogénként, míg másik szövetben tumorszuppresszorként mutatkoz- nak. Ilyen például a miR-503, ami mellékvesekéreg-car- cinomában felülexpresszálódik, ugyanakkor hypophysis- tumorokban alulexpresszálódik [7, 8].
A mikroRNS-ek nemcsak szövetekben, hanem külön- féle testfolyadékokban is megtalálhatóak. Többek között megtalálhatóak a vérben, anyatejben, ondóban, nyálban, bronchialis váladékban, peritonealis nedvben, könnyben és a vizeletben is. Ezek közül legnagyobb koncentráció- ban az anyatej tartalmaz miRNS-eket (105 µg/L), míg a vizelet a legkisebb koncentrációban (102 µg/L) [9]. A sejtekből kijutásra három főbb lehetőség ismert: 1. gyulladás, illetve necrosis révén passzív kiáramlással; 2. aktív szekrécióval extracelluláris vesiculumok (például microvesiculum, apoptotikus test, exoszóma); 3. vagy makromolekuláris komplexek (például AGO [95%-ban ehhez van kötve] vagy lipoproteinek [például high den- sity lipoprotein, azaz HDL]) segítségével. Az extracellu- láris mikroRNS-ek stabilak és nagyon ellenállók külön- böző ártalmakkal szemben (magas/alacsony pH, forralás, tárolás hosszú ideig) [10]. A sejtek többsége juttat így mikroRNS-t a környezetébe, ezért az extracel- luláris vesiculumok is kimutathatóak vérből, vizeletből, nyálból, anyatejből, epéből stb. Az exoszómák 30-120 nm átmérőjű vesiculumok, amik a sejten belüli multive- sicularis testekből alakulnak ki, fő összetevőik között li- pidek, fehérjék és nukleinsavak (mikroRNS, mRNS) ta- lálhatók. Felsorolt tulajdonságaik miatt potenciálisan jó
biomarkerek lehetnek az extracelluláris vesiculumok hor- dozta mikroRNS-ek különböző betegségek diagnózisá- ban, illetve prognózisában [11]. Az, hogy a mikroRNS- ek vizsgálata szérumból vagy plazmából jár-e nagyobb hozammal, nincs még pontosan tisztázva. Egyes vizsgá- latok szerint a mikroRNS-szintek erősen korrelálnak szé- rum- és plazmaminták között, míg mások magasabb koncentrációt mértek szérum vizsgálatakor [12].
Az anyatejben fellelhető mikroRNS-eknek további ér- dekes szerepük lehet, mivel az egyének (anya-gyermek) közötti kommunikációban játszhatnak szerepet. A funk- cionális hipotézis szerint az emésztőrendszerbe bekerült mikroRNS-ek felszívódnak a keringésbe és ezen keresz- tül jutnak el az utód sejtjeihez, amelyek génexpressziós mintázatát befolyásolhatják. A másik, ezt a mechaniz- must tagadó nutricionális hipotézis szerint ugyanakkor az anyatejben levő mikroRNS-ek nem szívódnak fel a keringésbe, csupán táplálékként szolgálnak az utód szá- mára [13].
Diagnosztikai és prognosztikai jelentőségük mellett élettani szerepük is lehet a keringő mikroRNS-eknek. Ahogyan egyes sejtek szekretálnak mikroRNS-eket a környezetükbe, illetve a vérkeringésbe, úgy feltételezhe- tő, hogy ezek a mikro- vagy nanovesiculák más sejteket vesznek célba, és a benne levő mikroRNS-ek ott fejtenek ki poszttranszkripcionális módosításokat. Célba vehet- nek más sejteket egyénen belül, más sejteket azonos fajba tartozó egyedeknél (l. anyatej-mikroRNS) vagy akár más sejteket eltérő fajokban [14]. Így hormonszerű hatást is tulajdoníthatunk a mikroRNS-eknek.
MikroRNS mint biomarker
Napjainkban gyorsuló ütemben fedeznek fel újabb és újabb potenciális biomarkerként használható mikroRNS- eket. Számos kutatás célja az egyes betegségekre, állapo- tokra jellemző mikroRNS-mintázat megtalálása. Kiraga- dott példákat mutatva, a szakirodalomban leírták már felhasználhatóságukat terhesség alatti intrahepaticus cholestasis [15] vagy akut pulmonalis embolia diagnózi- sában [16]. Ezek mellett daganatos betegségekre jellem- ző mikroRNS-eket is nagy számban találunk az iroda- lomban. A daganatos betegségeknél nagyságrendekkel több kutatás folyik világszerte, ugyanis a daganatok diag- nózisa és prognosztikája is jelenleg sokszor nagy kihívást jelentő folyamat, amelyet vérvétellel és laboratóriumi diagnosztikával helyettesíteni lehetne (noninvazív bio- marker).
Összefoglaló cikkünkben az endokrin daganatok kór- isméjében felhasználható társuló keringő mikroRNS markereket mutatjuk be. E daganatok szövettani diagnó- zisa sokszor nehéz, így például a differenciált pajzsmi- rigyrákok és mellékvesekéreg-carcinoma szövettani vizs- gálata nagy gyakorlatot igényel, és így a malignitást jelző biomarkereknek nagy klinikai jelentősége lenne.
A keringő mikroRNS-ek szerepe endokrin daganatokban
Pajzsmirigy
A papillaris pajzsmirigy-carcinoma (PTC) az egyik leg- gyakoribb rosszindulatú endokrin daganat, incidenciája az 1970-es évektől 2010-ig kis híján megháromszorozó- dott (100 000 emberből 4,2-ről 11,1-re emelkedett) [17]. A szövettani vizsgálat még napjainkban is a diag- nózis arany standardja, ezért számos vizsgálatot végeztek már szöveti mikroRNS-ek feltérképezésére. Az utóbbi időkben a felfedezett keringő mikroRNS-ek száma is nő. Összehasonlítva egészséges emberek vagy jóindulatú pajzsmirigygöbökkel bírók szérumaival, a let-7-e, a miR- 151-5p és a miR-222 felülexpresszálódott papillaris pajzsmirigy-carcinomában (noha a let-7 család daganatos szövetekben általában inkább alulexpresszálódik) kínai populációban (1. táblázat) [18, 19]. Kaukázusi népes- ségben ugyanakkor a miR-190 felül-, illetve a miR-95 alulexpresszálódott egészséges emberekhez és jóindulatú elváltozásokhoz viszonyítva [20]. Egy újabb tanulmány- ban a PTC-s betegeket is két csoportra osztották nyirok- csomóáttét megléte alapján. Magasabb koncentrációban jelent meg a miR-146b és a miR-155 egészségesekhez viszonyítva, illetve a miR-155 magasabb kifejeződése utalhat arra, hogy a környező nyirokcsomók is érintettek [21]. In vitro kísérletben, exoszomális mikroRNS-ek vizsgálatával a miR-146b és a miR-222 magasabb expresszióját találták [22]. További két mikroRNS, ame- lyek expresszióját jellemzőnek találták PTC-ben, a miR-
25-3p és a miR-451, amelyek szintje a daganat eltávolítá- sa után csökkent, ezzel is bizonyítva az összefüggést [23]. Egy további tanulmány számol be arról, hogy vé- konytű-aspirációs citológiai minták és PTC-s betegek szérumát összehasonlították egészséges emberekével, és leírja, hogy a miR-30a-5p szintje magasabb PTC-ben. (A szérum-, illetve FNAB-mintáknál is [24].) Rekurráló papillaris pajzsmirigy-carcinomákat vizsgálva találták, hogy a miR-221, miR-222 és a miR-146b kifejeződése szignifikánsabban magasabb volt a daganatos betegek- ben egészséges emberekhez viszonyítva. A miR-146b és a miR-222 markerek használatával a jövőben várhatóan el lehetne különíteni a prognózisukban rosszabb carci- nomákat. Prognózist megjósoló potenciális biomarker lehet a miR-203 is, ugyanis magasabb szintjét találták azoknál, akiknél a betegség rosszabb prognózisú volt [25]. Akiknél ez megfigyelhető, akár erősebb kemoterá- piás kezelést is kaphatnának [26].
A follicularis pajzsmirigy-carcinomától (FTC) elkülö- nítő diagnózisban segíthet a miR-21-5p és a miR-181a- 5p, ugyanis a miR-21-5p szignifikánsan inkább follicula- ris cacrcinomában, míg a miR-181a-5p szignifikánsan inkább PTC-ben volt felülexpresszálódva összehasonlító elemzéssel [27]. Autoimmun pajzsmirigybetegségek te- kintetében azt lehet mondani (ahol a Basedow-Graves- és a Hashimoto-thyreoiditises betegek szérumát hasonlí- tották össze egészséges emberek szérumával), hogy az egészségesekhez viszonyítva a miR-22, a miR-375, illet- ve a miR-451 mindkét betegségben magasabb koncent- rációban volt jelen, míg a miR-16 csupán a Graves-bete- gek szérumában [28].
| Endokrin tumor | miRNS | miRNS-szint-változás | Minta | Referencia | Megjegyzés/vizsgálati módszer |
|---|---|---|---|---|---|
| Papillaris pajzsmirigy- carcinoma | let-7-e; miR-151-5p; miR-222 | Emelkedett, jóindulatú vagy egészséges mintához hasonlítva | Szérum | [18] | Solexa szekvenálás |
| miR-221; miR-222; miR-146b | Emelkedett, nem rekurráló pajzsmirigytumorhoz hasonlítva | Plazma | [26] | Rekurráló; Exiqon microarray profilozás (PCR) | |
| miR-190 miR-95 | Emelkedett, egészséges vagy jóindulatú mintához hasonlítva Csökkent | Szérum | [20] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| miR-146b; miR-155 | Emelkedett, jóindulatú mintákhoz hasonlítva | Plazma | [21] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| miR-146b; miR-222 | Emelkedett, egészséges mintához hasonlítva | Exoszomális | [22] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| miR-25-3p; miR-451 | Emelkedett, egészséges vagy jóindulatú mintához hasonlítva | Plazma | [23] | Agilent microarray profilozás (PCR) | |
| miR-30a-5p | Emelkedett, egészséges mintákhoz hasonlítva | Szérum, illetve FNAB | [24] | Qiagen array profilozás (PCR) | |
| miR-21 miR-181a-5p | Csökkent, follicularis pajzsmirigy- carcinomához hasonlítva Emelkedett | Szérum exoszomális | [27] | Exiqon microarray profilozás (PCR) |
ÖSSZEFOGLALÓ KÖZLEMÉNY
2. táblázat A mellékvese daganatos állapotaiban felfedezett keringő mikroRNS-ek
| Endokrin tumor | miRNS | miRNS-szint-változás | Minta | Referencia | Megjegyzés/vizsgálati módszer |
|---|---|---|---|---|---|
| Mellékvesekéreg- carcinoma | miR-195 | Csökkent, mellékvesekéreg- adenomához hasonlítva Emelkedett | Szérum | [29] | TaqMan array profilozás (PCR) |
| miR-483-5p | |||||
| miR-100; miR-181b; miR-184; miR-210; miR-483-5p | Emelkedett, mellékvesekéreg- adenomához hasonlítva | Plazma | [3]] | Affymetrix array profilozás (PCR) | |
| miR-34a; miR-483-5p | Emelkedett, mellékvesekéreg- adenomához hasonlítva | Szérum | [30] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| Malignus pheochromocytoma | miR-483-5p; miR-101; miR-183 | Emelkedett, jóindulatú pheochromocytomához hasonlítva | Szérum | [33] | Exiqon array profilozás (PCR) |
3. táblázat Ivarszervek daganatos állapotaiban felfedezett keringő mikroRNS-ek
| Endokrin tumor | miRNS | miRNS-szint-változás | Minta | Referencia | Megjegyzés/vizsgálati módszer |
|---|---|---|---|---|---|
| Csírasejtes heretumor | miR-371-3p; miR-372; miR-373; miR-302 | Emelkedett, egészséges és jóindulatú csírasejtes tumorhoz hasonlítva | Szérum | [34] | TaqMan array profilozás (PCR) |
| miR-371-3p | Emelkedett, posztoperatív mintához hasonlítva | Szérum | [35] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| miR-367-3p; miR-371-3p; miR-372-3p; miR-373-3p | Emelkedett, egészséges mintához hasonlítva | Szérum | [36] | Qiagen array profilozás (PCR) | |
| miR-371-3p | Emelkedett, egészséges mintákhoz hasonlítva | Szérum | [37] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| miR-571-3p | Emelkedett, posztoperatív mintához hasonlítva | Szérum | [38] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| Petefészek- carcinoma | miR-21; miR-92; miR-93; miR-29a; miR-126 | Emelkedett | Szérum | [39] | |
| miR-200b; miR-200c; miR-103 | Emelkedett, egészséges petefészek epithelsejtekhez viszonyítva | Szérum | [40] | Serosus petefészekcarcinoma- sejtvonal; Exiqon szekvenálás | |
| miR-21 | Emelkedett, egészséges mintákhoz hasonlítva | Szérum | [41] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| miR-221 | Emelkedett, egészséges mintákhoz hasonlítva | Szérum | [42] | Qiagen array profilozás (PCR) | |
| miR-92 | Emelkedett, egészséges mintákhoz hasonlítva | Szérum | [43] | Takara Bio array profilozás (PCR) | |
| miR-205; let-7f | Emelkedett, egészséges mintákhoz viszonyítva | Plazma | [44] | TaqMan array profilozás (PCR) | |
| let-7i-5p; miR-152; miR-122-5p; miR-25-3p | Csökkent, jóindulatú elváltozásokhoz hasonlítva | Szérum | [49] | Roche array profilozás (PCR) | |
| miR-373; miR-200a; miR-200b; miR-200c | Emelkedett, jóindulatú elváltozásokhoz hasonlítva | Szérum exoszomális | [50] | TaqMan array profilozás (PCR) |
Mellékvese
Vizsgálatok eddig döntően a mellékvesekéreg daganatai által expresszált keringő miRNS-ekre terjedtek ki, azon belül is a mellékvesekéreg-carcinoma (ACC) áll a kutatá- sok fókuszában. A mellékvesekéreg-carcinoma ritka, rossz prognózisú daganat. A prognózist tovább rontja a diagnózis alkotásának nehézsége és a limitált terápiás le- hetőségek is. Mellékvese-adenomával összehasonlítva, a miR-195 alulexpresszálódását, illetve a miR-34a és a miR-483-5p felülexpresszálódását találták, valamint a miR-483-5p prognosztikai jelentőségét is felvetették (2. táblázat) [29, 30]. Kutatócsoportunk is vizsgálta ko- rábban a mellékvesekéreg-carcinoma keringő mikro- RNS-mintázatát. Ugyancsak mellékvesekéreg-adenomá- val összehasonlítva a miR-100, a miR-181b, a miR-184, a miR-210, illetve a miR-483-5p felülexpresszálódása volt szignifikáns [31]. Egy másik tanulmányunkban be- mutattuk, hogy a miR-483-5p kifejeződését nem befo- lyásolja dexamethason vagy adrenokortikotropin adása, ami megerősíti, hogy az ACC preoperatív diagnosztiká- jában potenciális szerepe lehet [32]. Egy vizsgálat szá- molt be eddig a malignus pheochromocytomában szen- vedő betegekre jellemző keringő mikroRNS-ekről. Eszerint a miR-483-5p, a miR-101, illetve a miR-183 jó diagnosztikus markerek lehetnek a jövőben, amelyeket a jó- és rosszindulatú pheochromocytomák elkülönítésére lehetne használni [33]. Tekintettel arra, hogy a phaeo- chromocytoma rosszindulatúságát szövettani vizsgálattal megállapítani nem lehet, csak áttétek jelenléte esetén, egy malignitást jelző keringő mikroRNS klinikailag nagy jelentőségű lenne.
Ivarszervek
A here csírasejtes tumoránál vizsgálták a keringő mik- roRNS-mintázatot, és a miR-371-3p, miR-372, miR- 373 és a miR-302 szignifikánsan magasabb kifejeződését
találták (3. táblázat). Bár a mikroRNS-ek szintje a pato- lógiai és klinikai stádiumokkal pozitívan korrelál, az AFP- (alfa-fötoprotein-) szinttel kevésbé [34-36]. A leg- több leírt miRNS specifikus a here csírasejtes daganatá- val, de a miR-371 korrelál a kutatás szerint a legjobban a daganat méretével. Ezért talán célszerűbb a jövőben egy panelt készíteni és több mikroRNS-t egyszerre vizsgálni [37]. Előrehaladott stádiumban és nonseminoma típus- ban emelkedettebb a miR-571a-3p szintje [38].
Az ovariumcarcinoma esetében a keringő miR-21, miR-92, miR-93, miR-29a és a miR-126 szintjét találták felülexpresszáltnak. Továbbá, normális CA-125-szint mellett is megfigyelhető volt egyes kutatásoknál a miR- 21, a miR-92 és a miR-93 magasabb szintje. Ez a tény megkérdőjelezheti az eddig használt biomarker pontos- ságát [39]. Serosus epithelialis petefészek-carcinomában szenvedő betegek szérumában emelkedett miR-200b- és c, illetve miR-103-szintet találtak [40]. A miR-21 és miR-221 szintje korrelál a rosszabb kimenetellel, a FIGO-beosztással és a tumornagysággal [41, 42]. A miR-92 szintje összefüggést mutatott a magasabb nyirokcsomó-invázióval és a klinikai stádiummal [43]. A tumor korai detektálására alkalmas lehet a let-7-f, illet- ve a miR-205 [44].
Neuroendokrin tumorok
A keringő mikroRNS-ek szerepét neuroendokrin tumo- rokban (NET) egyelőre kevés kutatás vizsgálta. Főként a hasnyálmirigy és a vékonybél NET-jeit vizsgálták eddig. A miR-1290 a hasnyálmirigy neuroendokrin tumoraiban fokozott expresszióját írták le, amely adenocarcinomatól való differenciáldiagnózisban jelenthet segítséget (4. táb- lázat) [45]. Vékonybél neuroendokrin tumoros betegek szérumában felülexpresszálódást mutattak ki a miR-96, miR-182, miR-183, miR-196a és miR-200a esetén, míg a miR-31, miR-129-5p, miR-133a és miR-215 expresz- sziója csökkent volt [46].
| Endokrin tumor | miRNS | miRNS-szint-változás | Minta | Referencia | Megjegyzés/vizsgálati módszer |
|---|---|---|---|---|---|
| Hasnyálmirigy neuroendokrin daganat | miR-1290 | Emelkedett, jóindulatú és egészséges mintákhoz hasonlítva | Szérum | [45] | TaqMan array profilozás (PCR) |
| miR-584, | Csökkent | ||||
| miR-1285, | |||||
| miR-550-002410; | |||||
| miR-1825 | |||||
| Vékonybél neuroendokrin tumor | miR-96, | Emelkedett, egészséges | Szérum | [46] | Affymetrix array profilozás (PCR) |
| miR-182, | sejtekhez hasonlítva | ||||
| miR-183, | |||||
| miR-196a és miR-200a | |||||
| miR-31, | Csökkent | ||||
| miR-129-5p, | |||||
| miR-133a és | |||||
| miR-215 |
Következtetések
2010 óta ismert, hogy a mikroRNS-ek nemcsak szöve- tekben, hanem különféle testfolyadékokban, váladékok- ban is megtalálhatóak [9]. Az újonnan felfedezett ke- ringő mikroRNS-ek száma fokozatosan közelít a szövetekben leírt mikroRNS-ek számához, és egyre több eredményt közölnek a keringő mikroRNS-ek diagnoszti- kus jelentőségéről daganatos betegségekben. Az ered- mények között azonban számos eltérés figyelhető meg, ugyanazon daganatok esetében különböző munkacso- portok gyakran teljesen más mikroRNS-mintázatokat írnak le, amiben a mintaválasztás, mikroRNS-analízis és normalizálás különbségei is szerepet játszanak [31], vala- mint a társbetegségek is fontosak lehetnek. Az endokrin daganatokra vonatkozóan viszonylag kevés adat áll ren- delkezésünkre, bár a változás egy év alatt is figyelem- reméltó [47]. Egyes endokrin daganatok keringő mikroRNS-einek mintázatának leírása fokozatosan gya- rapodik (l. PTC, ACC, csírasejtes heretumor, ovarium- carcinoma), de még lemaradásban vannak más területek vizsgálatához (például gastrointestinalis daganatokhoz) képest. Ezt természetesen megnehezítik azok a ténye- zők, mint például a pheochromocytoma rendkívül szer- teágazó etiológiája [48-50], vagy a mellékvesekéreg- adenomák különböző hormontermelésének megléte vagy hiánya. Ugyanitt lehetne említeni az agyalapi mirigy daganatait is. További hátrány egyes daganatok alacsony prevalenciája (például mellékvesekéreg-carcinoma), amely nagymértékben megnehezíti a megfelelő nagysá- gú beteganyagok összegyűjtését. A keringő mikroRNS- ek vizsgálatában mindazonáltal nagy potenciál létezik, mivel potenciális diagnosztikai, prognosztikai markerek lehetnek a jövőben. Elsősorban olyan állapotok esetén lehetnek különösen hasznosak, amelyek diagnózisa vagy követése klinikailag nehézkes. Továbbá különböző etio- lógiájú, de azonos manifesztációjú betegségeknél (példá- ul pheochromocytoma) a mikroRNS-mintázatból akár az etiológiára is lehetne következtetni.
Anyagi támogatás: E munkát a Nemzeti Kutatási Fej- lesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) Dr. Igaz Péter által elnyert K115398 számú pályázata támogatta.
Szerzői munkamegosztás: Az összefoglaló cikk megírásá- ban valamennyi szerző részt vett, és a végleges változatát valamennyi szerző elolvasta és jóváhagyta.
Érdekeltségek: A szerzőknek nincsenek érdekeltségeik.
Irodalom
[1] Malumbres, M .: MiRNAs and cancer: An epigenetics view. Mol. Aspects Med., 2013, 34, 863-874.
[2] Bartel, D. P .: MicroRNAs: Genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell, 2004, 116, 281-297.
[3] Iorio, M. V., Croce, C. M .: Causes and consequences of microRNA dysregulation. Cancer J. NIH Public Access, 2012, 18, 215-222.
[4] Lagos-Quintana, M., Rauhut, R., Meyer, J., et al .: New micro- RNAs from mouse and human. RNA, 2003, 9, 175-179.
[5] Axtell, M. J., Westholm, J. O., Lai, E. C .: Vive la différence: bio- genesis and evolution of microRNAs in plants and animals. Ge- nome Biol., 2011, 12, 221.
[6] Olive, V., Minella, A. C., He, L .: Outside the coding genome, mammalian microRNAs confer structural and functional com- plexity. Sci. Signal., 2015, 368, re2.
[7] Nagy, Z., Igaz, P .: Introduction to microRNAs: Biogenesis, ac- tion, relevance of tissue microRNAs in disease pathogenesis, di- agnosis and therapy - The concept of circulating microRNAs. EXS, 2015, 106, 3-30.
[8] Zhang, B., Pan, X., Cobb, G. P., et al .: MicroRNAs as oncogenes and tumor suppressors. Dev. Biol., 2007, 302, 1-12.
[9] Weber, J. A., Baxter, D. H., Zhang, S., et al .: The microRNA spec- trum in 12 body fluids. Clin. Chem., 2010, 56, 1733-1741.
[10] Jung, M., Schaefer, A., Steiner, I., et al .: Robust microRNA stabil- ity in degraded RNA preparations from human tissue and cell samples. Clin. Chem., 2010, 56, 998-1006.
[11] Shahabipour, F., Banach, M., Sahebkar, A .: Exosomes as nanocar- riers for siRNA delivery: paradigms and challenges. Arch. Med. Sci., 2016, 6, 1324-1326.
[12] Wang, K., Yuan, Y., Cho, J. H., et al .: Comparing the microRNA spectrum between serum and plasma. PLoS ONE, 2012, 7, e41561.
[13] Melnik, B. C., Kakulas, F., Geddes, D. T., et al .: Milk miRNAs: simple nutrients or systemic functional regulators? Nutr. Metab. (Lond.), 2016, 13, 42.
[14] Perge, P., Nagy, Z., Decmann, Á., et al .: Potential relevance of microRNAs in inter-species epigenetic communication, and im- plications for disease pathogenesis. RNA Biol., 2016 okt 28. 1-11. [Epub ahead of print]
[15] Ma, L., Zhang, X. Q., Zhou, D. X., et al .: Feasibility of urinary microRNA profiling detection in intrahepatic cholestasis of preg- nancy and its potential as a non-invasive biomarker. Sci. Rep., 2016, 6, 31535.
[16] Kessler, T., Erdmann, J., Vilne, B., et al .: Serum microRNA-1233 is a specific biomarker for diagnosing acute pulmonary embo- lism. J. Transl. Med., 2016, 14, 120.
[17] Cramer, J. D., Fu, P., Harth, K. C., et al .: Analysis of the rising incidence of thyroid cancer using the surveillance, epidemiology and end results national cancer data registry. Surgery, 2010, 148, 1147-1153.
[18] Yu, S., Liu, Y., Wang, J., et al .: Circulating microRNA profiles as potential biomarkers for diagnosis of papillary thyroid carcino- ma. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2012, 97, 2084-2092.
[19] Perdas, E., Stawski, R., Nowak, D., et al .: The role of miRNA in papillary thyroid cancer in the context of miRNA Let-7 family. Int. J. Mol. Sci., 2016, 17, 909.
[20] Cantara, S., Pilli, T., Sebastiani, G., et al .: Circulating miRNA95 and miRNA190 are sensitive markers for the differential diagno- sis of thyroid nodules in a Caucasian population. J. Clin. Endo- crinol. Metab., 2014, 99, 4190-4198.
[21] Lee, Y. S., Lim, Y. S., Lee, J. C., et al .: Differential expression levels of plasma-derived miR-146b and miR-155 in papillary thyroid cancer. Oral Oncol., 2015, 51, 77-83.
[22] Lee, J. C., Zhao, J. T., Gundara, J., et al .: Papillary thyroid cancer- derived exosomes contain miRNA-146b and miRNA-222. J. Surg. Res., 2015, 196, 39-48.
[23] Li, M., Song, Q., Li, H., et al .: Circulating miR-25-3p and miR-451a may be potential biomarkers for the diagnosis of papil- lary thyroid carcinoma. PLoS ONE, 2015, 10, e0132403.
[24] Igci, Y. Z., Ozkaya, M., Korkmaz, H., et al .: Expression levels of miR-30a-5p in papillary thyroid carcinoma: A comparison be- tween serum and fine needle aspiration biopsy samples. Genet. Test. Mol. Biomarkers, 2015, 19, 418-423.
[25] Zheng, J., Li, J .: Serum miRNA-203 as a potential biomarker for papillary thyroid carcinoma. Int. J. Clin. Exp. Med., 2016, 9, 14980-14986.
[26] Lee, J. C., Zhao, J. T., Clifton-Bligh, R. J., et al .: MicroRNA-222 and microRNA-146b are tissue and circulating biomarkers of re- current papillary thyroid cancer. Cancer, 2013, 119, 4358-4365.
[27] Samsonov, R., Burdakov, V., Shtam, T., et al .: Plasma exosomal miR-21 and miR-181a differentiates follicular from papillary thyroid cancer. Tumor Biol., 2016, 37, 12011-12021.
[28] Yamada, H., Itoh, M., Hiratsuka, I., et al .: Circulating micro- RNAs in autoimmune thyroid diseases. Clin. Endocrinol. (Oxf.), 2014, 81, 276-281.
[29] Chabre, O., Libé, R., Assie, G., et al .: Serum miR-483-5p and miR-195 are predictive of recurrence risk in adrenocortical can- cer patients. Endocr. Relat. Cancer, 2013, 20, 579-594.
[30] Patel, D., Boufragech, M., Jain, M., et al .: MiR-34a and miR-483- 5p are candidate serum biomarkers for adrenocortical tumors. Surgery, 2013, 154, 1224-1229.
[31] Szabó, D. R., Luconi, M., Szabó, P. M., et al .: Analysis of circulat- ing microRNAs in adrenocortical tumors. Lab. Invest., 2013, 94, 331-339.
[32] Igaz, I., Nyírő, G., Nagy, Z., et al .: Analysis of circulating micro- RNAs in vivo following administration of dexamethasone and adrenocorticotropin. Int. J. Endocrinol., 2015, 2015, 589230.
[33] Patterson, E., Webb, R., Weisbrod, A., et al .: The microRNA ex- pression changes associated with malignancy and SDHB muta- tion in pheochromocytoma. Endocr. Relat. Cancer, 2012, 19, 157-166.
[34] Murray, M. J., Halsall, D. J., Hook, Elizabeth C .. et al .: Identifica- tion of microRNAs from the miR-371~373 and miR-302 clus- ters as potential serum biomarkers of malignant germ cell tu- mors. Am. J. Clin. Pathol., 2011, 135, 119-125.
[35] Dieckmann, K. P., Spiekermann, M., Balks, T., et al .: MicroRNAs miR-371-3 in serum as diagnostic tools in the management of testicular germ cell tumours. Br. J. Cancer, 2012, 107, 1754- 1760.
[36] Syring, I., Bartels, J., Holdenrieder, S., et al .: Circulating serum miRNA (miR-367-3p, miR-371a-3p, miR-372-3p and miR- 373-3p) as biomarkers in patients with testicular germ cell can- cer. J. Urol., 2015, 193, 331-337.
[37] Dieckmann, K. P., Spiekermann, M., Balks, T., et al .: MicroRNA miR-371a-3p - A novel serum biomarker of testicular germ cell tumors: evidence for specificity from measurements in testicular vein blood and in neoplastic hydrocele fluid. Urol. Int., 2016, 97, 76-83.
[38] Flor, I., Spiekermann, M., Löning, T., et al .: Expression of micro- RNAs of C19MC in different histological types of testicular
germ cell tumour. Cancer Genomics Proteomics, 2016, 13, 281- 289.
[39] Zhang, B., Cai, F. F., Zhong, X. Y .: An overview of biomarkers for the ovarian cancer diagnosis. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol., 2011, 158, 119-123.
[40] Kan, C. W., Hahn, M. A., Gard, G. B., et al .: Elevated levels of circulating microRNA-200 family members correlate with serous epithelial ovarian cancer. BMC Cancer, 2012, 12, 627.
[41] Xu, Y. Z., Xi, Q. H., Ge, W. L., et al .: Identification of serum microRNA-21 as a biomarker for early detection and prognosis in human epithelial ovarian cancer. Asian Pacific J. Cancer Prev., 2013, 14, 1057-1060.
[42] Hong, F., Li, Y., Xu, Y., et al .: Prognostic significance of serum microRNA-221 expression in human epithelial ovarian cancer. J. Int. Med. Res., 2013, 41, 64-71.
[43] Guo, F., Tian, J., Lin, Y., et al .: Serum microRNA-92 expression in patients with ovarian epithelial carcinoma. J. Int. Med. Res., 2013, 41, 1456-1461.
[44] Zheng, H., Zhang, L., Zhao, Y., et al .: Plasma miRNAs as diagnos- tic and prognostic biomarkers for ovarian cancer. PLoS ONE, 2013, 8, e77853.
[45] Li, A., Yu, J., Kim, H., et al .: MicroRNA array analysis finds ele- vated serum miR-1290 accurately distinguishes patients with low-stage pancreatic cancer from healthy and disease controls. Clin. Cancer Res., 2013, 19, 3600-3610.
[46] Li, S. C., Essaghir, A., Martijn, C., et al .: Global microRNA pro- filing of well-differentiated small intestinal neuroendocrine tu- mors. Mod. Pathol., 2013, 26, 685-696.
[47] Butz, H., Kinga, N., Racz, K., et al .: Circulating miRNAs as bio- markers for endocrine disorders. J. Endocrinol. Invest., 2016, 39, 1-10.
[48] Waguespack, S. G., Rich, T., Grubbs, E., et al .: A current review of the etiology, diagnosis, and treatment of pediatric pheochromo- cytoma and paraganglioma. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2010, 95, 2023-2037.
[49] Langhe, R., Norris, L., Saadeh, F. A., et al .: A novel serum micro- RNA panel to discriminate benign from malignant ovarian dis- ease. Cancer Lett., 2015, 356, 628-636.
[50] Meng, X., Müller, V., Milde-Langosch, K., et al .: Diagnostic and prognostic relevance of circulating exosomal miR-373, miR- 200a, miR-200b and miR-200c in patients with epithelial ovari- an cancer. Oncotarget, 2016, 7, 16923-16935.
(Igaz Péter dr., Budapest, Üllői út 26., 1085 e-mail: igaz.peter@med.semmelweis-univ.hu)
Tisztelt Szerzőink, Olvasóink!
Az Orvosi Hetilapban megjelenő/megjelent közlemények elérhetőségére több lehetőség kínálkozik.
Rendelhető különlenyomat, melynek áráról bővebben a www.akkrt.hu honlapon (Folyóirat Szerzőknek, Különlenyomat menü- pont alatt) vagy Szerkesztőségünkben tájékozódhatnak.
A közlemények megvásárolhatók pdf-formátumban is, illetve igényelhető Optional Open Article (www.oopenart.com).
Adott díj ellenében az online közlemények bárki számára hozzáférhetők honlapunkon (a közlemények külön linket kapnak, így más oldalról is linkelhetővé válnak).
Bővebb információ a hirdetes@akkrt.hu címen vagy különlenyomat rendelése esetén a Szerkesztőségtől kérhető.