Kanser ve diğer hastalıkların tedavisi için miRNA susturma terapilerinin arkasındaki ana fikir, bu tür hastalıkların sıklıkla istenmeyen veya mutasyona uğramış genlerin ekspresyonundan veya normal genlerin aşırı ekspresyonundan kaynaklandığı kavramına dayanmaktadır. Bu nedenle miRNA susturma terapileri, hedeflenen miRNA’ların sonuçta kanser ilerlemesini azaltmak için düzgün çalışmasını engelleyebilmektedir. Tıp uygulayıcıları, çeşitli avantajları için kanserde kombinasyon terapisi önermektedir. Kombinasyon tedavisi, kanser tedavisinde sinerjistik etkileri nedeniyle tedavinin etkinliğini arttırmaktadır. Bu genomik dönemde, mikroRNA’lar (miRNA’lar) insan hastalıkları ve hastalık terapisindeki rollerine dikkat çekmektedir.
MicroRNA Nedir?
MicroRNA (miRNA) molekülleri, DNA sekanslarının birincil miRNA’lara transkripsiyonundan sonra en sık ortaya çıkan kodlayıcı olmayan RNA’lardır. Birincil miRNA’lar daha sonra sitoplazmaya ihraç edilene kadar öncü miRNA’lara, burada olgun miRNA’lara işlenmektedir. Toplam 18-22 nükleotid uzunluğunda, miRNA’lar gen ekspresyonunun çeşitli yönlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Çok sık olarak, miRNA’lar, mükemmel veya kusurlu tamamlayıcı bağlanma yoluyla gen ekspresyonunu baskılamak için hedef mRNA’ların 3 ‘UTR (çevrilmemiş bölgesi) ile etkileşime girmektedir. Bu gen supresyonunun çoğu, miRNA’ların translasyonunu bloke etme veya hedef mRNA’larının bozulmasını indükleme yeteneğine atfedilmektedir. Gen ekspresyonu sırasındaki diğer miRNA etkileşimlerinin, mRNA’ların 5 ‘UTR’sini, kodlama dizilerini ve gen promotörlerini içerdiği bildirilmiştir. Hesaplamalı tahminler, her miRNA molekülünün, birlikte alındığında, miRNA’ların insanlarda protein kodlayan genlerin yarısından fazlasının düzenlenmesinde rol oynadığını tahmin eden yüzlerce farklı mRNA hedefine bağlanabildiğini bulmuştur.
İnsan genom dizilimi ve post-genomik dönemin ilerlemesinden bu yana, yeni bir RNomik dalgası oluşturulmuştur ve küçük kodlayıcı olmayan RNA’lar (ncRNA’lar) hakkındaki anlayış katlanarak artmıştır. Bu ncRNA’lar arasında, mikroRNA’lar (miRNA’lar), transkripsiyon sonrası düzeyde gen ekspresyonunu düzenledikleri için artan ilgi görmektedir. miRNA’lar 19 ila 25 nükleotit (nt) boyutunda değişen protein kodlayıcı olmayan RNA’lardır. Her zamanki gibi protein kodlayan mRNA’ya gelince, miRNA’ların RNA polimeraz II yoluyla kopyalandığına dikkat çekilmiştir. Daha sonra, bunlar, ilkel miRNA’ya (pri-miRNA) neden olacak şekilde eklenmektedir, kapatılmaktadır ve poli-adenillenmektedir. Daha sonra pri-miRNA’lar, bir saç kesimi öncüsü miRNA’ları üreterek bir endonükleaz (Drosha adı verilen RNaz III endonükleaz) yoluyla işlenmektedir. Hayvanlarda, bu öncü miRNA’lar çekirdekte ~ 70 nt uzunluğundadır. Bununla birlikte, bitkilerde, öncü miRNA uzunluğu çekirdeğin yaklaşık ~ 100 nt’sinde daha uzundur. Daha sonra, saç tokası öncüsü miRNA’lar, moleküllerin sitoplazmaya taşınmasına izin veren exportin-5 ve RNA GTPase’e bağlanmaktadır. Prekürsör miRNA daha sonra Dicer tarafından ~ 22 nt miRNA dublekslerine işlenmektedir. miRNA’lar hücre farklılaşması, hücre döngüsü regülasyonu ve apoptoz gibi çeşitli hücresel fonksiyonlara katılmaktadır. miRNA’lar insan hastalıklarında hayati bir role sahip önemli moleküllerdir ve insan hastalıklarında farklı hücresel yolları yönetmektedir. Chakraborty ve ark, İnsülin direnci ve insülin sinyal yolu ile ilişkili anahtar proteinlerin düzenlenmesi ile bağlantılı olan miRNA’ların oluşumunu tarif etmişlerdir. Başka bir çalışmada Chakraborty ve ark, İnsülin sinyal yolunda ve ilişkili pankreas kanseri gelişiminde miRNA’ların oluşumunu ve sorumluluğunu tarif etmişlerdir. Kronik miyeloid lösemide MAPK sinyal yollarının kontrol edilmesinde miRNA’ların rolü yakın zamanda gözden geçirilmiştir. Chakraborty ve arkadaşları, ayrıca miRNA’nın karsinogenezdeki rolünü anlamaya yardımcı olabilecek miRNA kontrollü kanser kök hücrelerini de gözden geçirmiştir. Sharma ve arkadaşları, MiRNA’ların romatoid artrit ile ilişkili sitokin sinyal yollarındaki rolünü tanımlamıştır. Alternatif olarak kemoterapötik ajanların antikanser fonksiyon aktivitelerini miRNA ekspresyonunu modüle ederek gerçekleştirebileceği öngörülmüştür.
MiRNA genlerinin belirli anahtar sitelerde yer aldığı kaydedilmiştir. Örneğin, kansere bağlı hassas bölgeler, kansere bağlı genomik bölgeler veya katı tümörlerin ve hematolojik malignitelerin ayrı ayrı alt kümeleriyle ilişkili alanlar. MiRNA’lar, maligniteleri yukarı doğru düzenleyen miRNA’nın normal bir hücrede malign gelişim fonksiyonunu baskılaması gibi tümör baskılayıcılar olarak çalışabilmektedir. Son zamanlarda yapılan birkaç keşif, miRNA’ların kanser tedavisinde potansiyel uygulamalara sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, çalışmalar, tümör baskılayıcı miRNA’ları geri yükleme ve kanser tedavisi için onkojenik miRNA’ları hedefleme olasılığını savunmaktadır.
Dünya çapında kanser, hem ekonomik olarak gelişmiş ülkelerde hem de gelişmekte olan ülkelerde önemli bir ölüm nedenidir. Dünya Sağlık Örgütü’ne göre, 2012 yılında tüm dünyada kanserden yaklaşık 8,2 milyon ölüm meydana gelmiştir. Günümüzde kanser, ABD’de 21 eyalette en yüksek ölüm nedenidir, aynı zamanda Asya ülkelerinde ve Avrupa’da başlıca ölüm nedenidir. Tüm kanserler arasında meme, akciğer, pankreas, karaciğer, mide, kolon ve prostat kanseri dünya çapında kanser ölümlerinin önde gelen nedenidir. ABD’de pankreas, karaciğer ve uterus corpus kanserleri için ölüm oranlarının da arttığı bildirilmiştir. Kaydedilen tüm kansere bağlı ölümler arasında, akciğer kanseri dünya çapında en önde gelen ölüm nedenidir ve yaklaşık 1,59 milyon ölüme neden olmaktadır. Diğer önemli kanser ölümleri karaciğer kanseri ölümleridir yaklaşık 745.000; mide kanseri ölümleri yaklaşık 723.000 ve meme kanseri ölümleri yaklaşık 521.000’dir. Günümüzde, kanser yönetimi için çeşitli terapötik stratejiler mevcuttur, kemoterapi, cerrahi ve radyoterapi olmak üzere üç ana tip vardır. Bununla birlikte, kemoterapi kanser tedavisinde önemli bir rol oynamaktadır. Tersine, zamanla cerrahi ve radyoterapi alanında çeşitli ilerlemeler kaydedilmiştir.
Günümüzde kemoterapi kanser için birincil tedavi olmaya devam etmektedir ve sıklıkla metastazlı hastaların tedavisinde kullanılmaktadır. Hem tedavi edilebilir hem de ilerlemiş kanserler olan kansere karşı ilk tedavi şeklidir ve kanser hastaları için genel hayatta kalma ve yaşam kalitesini iyileştirmektedir. Kemoterapi yaşı, 1940’larda azot hardalları ve antifolat ilaçlar kullanılarak kullanılmaya başlanmıştır. Bununla birlikte, kemoterapi, genellikle anti-kanserli ilaçların kemik iliğinde kan oluşturan hücreler, saç folikülleri, sindirim sistemi ve üreme sistemindeki hücreler üzerindeki olumsuz etkilerinden kaynaklanan çeşitli yan etkilerle ilişkilidir. Bu nedenle, bu ağrılı yan etkiden kaçınmak için kemoterapinin kombinasyonuna/konjugasyonuna artan bir ilgi bulunmaktadır. Kombinasyon/konjugasyon kemoterapisi, etkinliği en üst düzeye çıkarmaya ve sistemik toksisiteyi en aza indirmeye odaklanmaktadır. Son olarak, kombinasyon/konjugasyon kemoterapisi ilaç dozlarını azaltmayı amaçlamaktadır.
MiRNA’ların İncelenmesi
Düzensiz miRNA’lar hakkında bilgi içeren veritabanlarının yanı sıra çeşitli laboratuvar teknikleri (RNA dizileme, gerçek zamanlı kalitatif polimeraz zincir reaksiyonu (RT-qPCR), western blot analizi veya kurum içi kohortların dizi ekspresyon profili), bilim adamları miRNA’ların kanserdeki rollerini belirlemek için biyolojik fonksiyonlarını tanımlayabilmiş ve inceleyebilmiştir. Bu çalışmalar, tek bir miRNA molekülünün bile kaybının veya aşırı ekspresyonunun normal hücresel homeostazı önemli ölçüde değiştirebileceğini göstermiştir.
MiRNA’ların Hastalıktaki Rolü
MiRNA’lar ile ilişkili çeşitli kritik fonksiyonlar nedeniyle, bu genetik moleküllerin ekspresyonundaki değişiklikler, karaciğer iltihabı ve fibrozu, kardiyovasküler hastalıklar ve birkaç farklı kanser türü dahil olmak üzere çeşitli insan hastalıklarına yol açabilmektedirler. Diğer hastalıklara katkısıyla karşılaştırıldığında miRNA düzensizliği, kanser patogenezinde baskın bir rol oynamıştır.
MiRNA ile Gen Susturma
MiRNA’ların düzenleyici işlevi, sonuçta miRNA’nın neden olduğu susturucu kompleksleri (miRISC’ler) oluşturmak için bu moleküllerin Argonaute (AGO) protein ailesi ile birleştirilmesiyle elde edilmektedir. miRISC’ler, transkripsiyonun ardından olgun miRNA ipliğini kısmen veya tamamen tamamlayıcı olan mRNA içeren sekansların susturulmasından sorumludur. Katalitik olarak aktif AGO’lar (insanlarda AGO2), tamamen tamamlayıcı mRNA hedeflerini parçalamaktadır. Sonuçta, bu sekansların susturulması, translasyonel baskı, deadenilasyon, dekapping ve 5′-3 ‘mRNA yıkımını içeren birkaç farklı mekanizma ile gerçekleştirilmektedir.
OncomiRNAs
Hedeflerine ve diferansiyel ekspresyonuna bağlı olarak, miRNA’lar herhangi bir kanser tipinde onkojenik veya tümör baskılayıcı olarak tanımlanmaktadır. Aksi takdirde oncomiRNA’lar veya oncomirs olarak adlandırılan bu miRNA moleküllerinin alt kümesi, silme, çoğaltma veya mutasyonun belirgin olduğu genomun birçok bölgesinde bulunmaktadır. Sonuç olarak, oncomirs genellikle birkaç farklı malignite için biyobelirteç olarak kullanılmaktadır. Oncomirlere bağlı olduğu saptanan tümörlerin sıklıkla oncomir bağımlılığı gösterdiği söylenmektedir. Oncomirs, bazıları hedef olmayan mRNA genlerini mutasyona uğratma, promotör miRNA geni histon yüklerinin metilasyonunu indüklemenin yanı sıra miRNA genlerinin ve polimorfizminin teşvik edilmesini içeren çeşitli yıkıcı mekanizmalar ile ilişkilidir. miRNA’ların hedef mRNA genleri üzerindeki bağlanma yerleridir. Kesin etki mekanizmalarına bakılmaksızın, oncomir’lerin tanımlanması tipik olarak hızlandırılmış tümör gelişimi ile ilişkilidir.
MiRNA’ları Hedef Alan Kanser Tedavileri
Tek bir miRNA molekülünün birden fazla, hatta yüzlerce mRNA hedefine sahip olma kabiliyeti, miRNA’ların terapötik ajanlar olarak muazzam bir potansiyele sahip olmasını sağlamaktadır. Sadece belirli protein sınıflarını hedefleyebilen küçük ilaç molekülleri ile karşılaştırıldığında, miRNA terapileri pratikte herhangi bir genin ve mRNA transkriptinin ekspresyonunu aşağı regüle edebilmektedir.
miRNA Susturucu Terapötik Ajanlar
Anti-miRNA oligonükleotitler (AMO’lar), hedef miRNA ipliklerine rekabetçi bir şekilde bağlanmak üzere tasarlanmış bir sentetik antisens oligonükleotit sınıfıdır. AMO’ların seçilen miRNA ipliklerine bağlanması, bu ajanların hedef miRNA geninin RNAz H aracılı yarılması yoluyla spesifik genlerin ekspresyonunu inhibe etmesine izin vermektedir. Tümörlerin ilerlemesini doğrudan azaltmanın yanı sıra, miRNA susturma terapilerinin çok ilaca dirençli tümörleri duyarlı hale getirdiği ve sonuç olarak bu kanser hücrelerinin geleneksel antineoplastik tedavilere duyarlılığını arttırdığı gösterilmiştir. AMO’lara ek olarak, en yaygın miRNA antineoplastik ajanlarından bazıları olan antagomerler, spesifik miRNA’ları absorbe etmek için küçük süngerler gibi davranmaktadırlar. MiRNA’ların bu doğrudan ortadan kaldırılması, geleneksel antisens miRNA hedefleme terapilerinin bir sınırlaması olan olumsuz yan etkilerin ortaya çıkmasını da azaltan güvenli bozunmalarıyla sonuçlanmaktadır. Bugüne kadar, antagomirler, miR-122 ve miR-10b’ye karşı farelerde ve insan olmayan primatlarda incelenmiştir. Sonuç olarak MiRNA susturma terapilerinin klinik öncesi çalışmalarda gösterdiği etkinliğe rağmen, insan hastaların tedavisinde değerlerini belirlemek için daha fazla çalışma yapılması gerekmektedir. 2018 yılında, ilk küçük müdahale eden RNA (siRNA) ilacı, Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylanmıştır.
Sonuç ve Gelecek Perspektifleri
MiRNA ve kemoterapötik ajanların kombinasyonu, kanser tedavisinde kemo direncinin üstesinden gelmek için kullanılabilecek bir alternatif olarak umut vermektedir. MiRNA ve antikanser ajanlardan oluşan kombine bir teslimat kullanılarak klinik araştırmalar hakkında bilgi toplamak çok zordur. Bununla birlikte, miRNA ve kemoterapötik ajanların kombinasyonu ile ilgili farmakokinetik ve farmakodinamik veriler gereklidir. Kemoterapötik ajanlarla kombine edilmiş miRNA’nın güvenliği ile ilgili çalışmalar, özellikle toksisitenin yönü ve bağışıklık tepkisi üzerine bir çalışma gelecekte faydalı olacaktır. Bir nanoparçacık iletim sistemi dahil olmak üzere farklı iletim sistemleri, bu kombine kemoterapötik ajanların verilmesine yardımcı olacaktır. Yeni nanokariyerlerin ve farklı ilaç verme teknolojilerinin ilerlemesi, kombinasyon miRNA ve kemoterapötik tedavilerin verilmesini kolaylaştıracaktır. Bununla birlikte, miRNA ve kemoterapi kombinasyonu ile ilgili zorluklar vardır ve miRNA ile konjuge kemoterapötik ajanların geliştirilmesi için önemli bir alan vardır. MiRNA’yı kemoterapiyle birleştirme dönemi ortaya çıkmakta ve önümüzdeki on yıl içinde genişleyecektir.
Kaynakça:
https://www.oncotarget.com/article/24309/text/
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fendo.2018.00402/full
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451965020300077
https://www.nature.com/articles/nrg3965
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu