Czy mikroRNA pomoże uratować słuch? Eksperci wyjaśniają

Nobel w dziedzinie medycyny odbił się szerokim echem wśród badaczy, ale dla przeciętnego człowieka znaczenie tego odkrycia może nie być równie ekscytujące. Zapytaliśmy więc dr Bartosza Mierzejewskiego, biologa z Zakładu Cytologii, Instytutu Biologii Rozwoju i Nauk Biomedycznych Uniwersytetu Warszawskiego i prof. Piotra H. Skarżyńskiego ze Światowego Centrum Słuchu w Kajetanach, jak praktycznie może być wykorzystane odkrycie nagrodzone najbardziej prestiżową nagrodą naukową świata.

Dr Mierzejewski wyjaśnił nam, czym jest mikroRNA i jakie pełni funkcje. Jak powiedział, informacje o białkach, które pełnią podstawowe funkcje w komórkach zapisane są w DNA, na matrycy którego powstaje mniej stabilna cząsteczka RNA. MikroRNA to krótkie cząsteczki RNA, które nie kodują białek, ale działają w cytoplazmie komórki, gdzie wiążą się z RNA kodującym białka i regulują ich produkcję. Wiązanie mikroRNA do konkretnych cząsteczek RNA hamuje powstawanie białek.

W regulację mikroRNA zaangażowane są różne białka i związki. MikroRNA może też być wydzielane przez komórki na zewnątrz, dlatego występuje w płynach ustrojowych, takich jak ślina czy krew.

- MikroRNA możemy wykorzystać w diagnostyce i w leczeniu. MikroRNA jest obecne nie tylko w komórkach, ale również w płynach ustrojowych, np. krwi czy ślinie. Profile ekspresji mikroRNA zmieniają się podczas rozwoju chorób, np. nowotworów. Znając profil  ekspresji mikroRNA charakterystyczny dla dla np. konkretnego typu nowotworu, jesteśmy w stanie opracowywać odpowiednie panele diagnostyczne, by mało inwazyjnie diagnozować choroby. MikroRNA mogą być wykorzystane jako biomarkery chorób czy biomarkery konkretnych patologii w organizmie - wyjaśnia dr Bartosz Mierzejewski.

Oznacza to, że zamiast biopsji można po prostu pobrać krew i zbadać, czy występują w nich konkretne mikroRNA, sugerujące, że dzieje się coś niepokojącego.

Odkrycie na miarę Nobla może mieć również wykorzystanie w leczeniu nowotworów. W tym kierunku toczą się już zaawansowane badania. 

- MikroRNA są odpowiedzialne za bardzo subtelne modyfikacje funkcji komórki. Ich obecność hamuje konkretne procesy w komórkach, a zaburzenia tych procesów obserwujemy często np. w komórkach nowotworowych, ale też innych chorobach np. o podłożu genetycznym. Zaburzenia tych procesów mogą wynikać ze zmian w profilu ekspresji mikroRNA. Możemy więc starać się manipulować cząsteczkami mikroRNA jako pośrednikiem w regulacji funkcji komórek. To jest o tyle interesujące, że mikroRNA działa w komórkach tylko przez pewien czas, potem jest degradowane – mówi dr Bartosz Mierzejewski.

Jak podkreśla biolog, nie ma tu problemu takiego, jak w metodach inżynierii genetycznej, gdzie modyfikacja genetyczna jest bezpośrednią ingerencją w DNA i prowadzi do trwałych zmian w komórkach, a zmodyfikowany gen działa przez cały czas. Działanie mikroRNA jest krótkotrwałe i dlatego może być potencjalnie stosowane jak leki.

Naukowiec wskazuje jeszcze jeden aspekt wykorzystania odkrycia nagrodzonego Noblem. To działanie mikroRNA na komórki, polegające na ich „programowaniu”.

- MikroRNA kontekście pracy laboratoryjnej wykorzystuje się w celu różnicowania komórek w warunkach laboratoryjnych, np. z wykorzystaniem komórek macierzystych, takich jak indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (których odkrycie zostało nagrodzone Noblem w 2012 roku). Komórki te mają zdolność do różnicowania, co oznacza, że z takich komórek można uzyskać różne wyspecjalizowane typy komórek. Wprowadzając odpowiednie mikroRNA do komórek, możemy w laboratoryjnych warunkach popchnąć te komórki w konkretnym kierunku, tak żeby one różnicowały na przykład w hepatocyty wątroby, komórki mięśniowe, czy neurony,– wyjaśnia dr Bartosz Mierzejewski. - Możemy wykorzystać te komórki w badaniach naukowych, ale również bez wykorzystania metod inżynierii genetycznej, bez trwałej modyfikacji komórek, możemy różnicować w konkretne typy komórek i potencjalnie wykorzystać je w terapii. To na razie pieśń przyszłości – dodaje naukowiec.

Prof. Piotr H. Skarżyński ze Światowego Centrum Słuchu w Kajetanach wskazuje, że wkrótce terapie z wykorzystaniem mikroRNA mogą pomóc z przywracaniu słuchu.

Uważa się, że w komórkach ucha wewnętrznego, miRNA odgrywa rolę w regulacji ich różnicowania, przeżycia i funkcji, a zmiany w jego ekspresji mogą mieć związek z patogenezą zaburzeń słuchu.

Jak wyjaśnia specjalista, nieodwracalność uszkodzenia słuchu u ssaków polega na tym, że nabłonek czuciowy ucha wewnętrznego nie jest w stanie naprawić utraconych komórek słuchowych i neuronów w drodze spontanicznej regeneracji.

- Celem terapii komórkami macierzystymi odbiorczego ubytku słuchu jest odbudowa uszkodzonej struktury ucha wewnętrznego i osiągnięcie naprawy funkcjonalnej. MikroRNA (miRNA), odgrywa ważną rolę w rozwoju ślimaka i komórek rzęsatych. Bierze także udział w regulacji proliferacji i różnicowania komórek macierzystych oraz odgrywa ważną rolę w procesie regeneracji komórek rzęsatych ucha wewnętrznego. Najnowsza wiedza i doświadczenia związane z wykorzystaniem miRNA mają szerokie perspektywy zastosowania w klinicznym leczeniu niedosłuchu, właśnie dzięki możliwościom regeneracji komórek rzęsatych ucha wewnętrznego – wyjaśnia prof. Skarżyński.