МикроРНК — это самые короткие молекулы рибонуклеиновой кислоты, в полимерную цепь которых входит, как правило, не более 25 нуклеотидов. Они относятся к категории некодирующих РНК, то есть не несут какой-либо генетической информации. В организме человека они играют специфичную, но очень важную роль: контролируют и регулируют работу генов, подавляя синтез белков, управляя эмбриональным развитием, запуская процессы самоуничтожения клеток и выполняя множество других задач. Мы с вами сосредоточимся на значимости микроРНК в сфере медицины. При развитии патологий клетки начинают выделять строго определённые наборы этих биомолекул, анализируя которые доктора могут диагностировать заболевание.
Сначала попробуем разобраться, почему сверхкороткие полимеры микроРНК вообще стали использовать как биологические маркеры. У этого есть четыре основные причины:
- Специфичность для тканей. Разные органы, например, сердце или печень, имеют уникальный профиль микроРНК. Появление дефекта в конкретном органе сразу меняет состав этих биомолекул в тканях.
- Раннее реагирование. Даже самый незначительный клеточный стресс приводит к изменению состава микроРНК, циркулирующих в крови. В отдельных случаях это происходит за месяцы или даже годы до появления клинических симптомов.
- Высокая стабильность. В отличие от других видов молекул рибонуклеиновой кислоты, микроРНК имеют белковые и жировые комплексы, защищающие их от разрушительных ферментов. На устойчивость также влияет и их короткий размер — рибонуклеазы просто не могут зацепиться за полимер, у которого нет «хвоста».
- Доступность для анализа. Методы жидкой биопсии, например, обычный забор крови, позволяют выявить профиль циркулирующих микроРНК. Благодаря этому провести диагностику можно без необходимости хирургического вмешательства или сложной биопсии тканей.
Процесс диагностики начинается с забора биологической жидкости, из которой с помощью специальных наборов реагентов выделяются малые фракции микроРНК. После этого специалисты приступают непосредственно к анализу. Если искомый биомаркер известен, анализ проводится посредством полимеразной цепной реакции (ПЦР) с обратной транскрипцией. Особенность метода заключается в том, что микроРНК предварительно удлиняют с помощью искусственно созданных последовательностей нуклеотидов, а затем комплементарно, то есть зеркально, трансформируют в цепочку ДНК, удобную для ПЦР-анализа.
Если же врачам необходимо провести комплексное сканирование организма, предпочтительнее использовать методы секвенирования нового поколения, позволяющие увидеть абсолютно все микроРНК в образце. Это достаточно сложная задача, так как исследователям необходимо прикрепить искусственные цепочки к каждой молекуле. После этого вся их масса преобразуется в комплементарные ДНК, и высокотехнологичные секвенаторы считывают нуклеотидные последовательности в миллионах молекул одновременно. Секвенирование нового поколения — это дорогостоящая процедура, но она дает исчерпывающую информацию о профилях микроРНК.
Методы анализа микроРНК оказываются особенно эффективны в диагностике онкологических заболеваний. Опухолевые клетки активно выбрасывают онкогенные микроРНК, которые позволяют не только найти заболевание, но и определить его тип, стадию и склонность к образованию метастазов. При сердечно-сосудистых патологиях уровень отдельных микроРНК в крови возрастает в сотни раз. Их исследование дает специалистам возможность выявлять ишемические повреждения и проблемы с сосудами гораздо раньше, чем их покажут классические биомаркеры.
Автор текста Иван Стефанов
