Molecular Genetics, Function & Therapy Department

Ανάπτυξη miRNA-βιοδεικτών στον ορό ασθενών με μυϊκές δυστροφίες

Οι μυϊκές δυστροφίες είναι μια ομάδα ετερογενών γενετικών διαταραχών που χαρακτηρίζονται από την προοδευτική αδυναμία των σκελετικών μυών, μυοτονία και απώλεια μυϊκής μάζας. Βιοψίες των μυών ασθενών με μυϊκές δυστροφίες παρουσιάζουν παρόμοια κλινικά και παθολογικά χαρακτηριστικά. Μερικές από τις μυϊκές δυστροφίες είναι η Μυϊκή Δυστροφία Duchenne (DMD), η Μυοτονική Δυστροφία τύπου 1 (DM1), η Προσωποωμοβραχιόνιος Μυϊκή Δυστροφία (FSHD), η Μυϊκή Δυστροφία Limb-Girdle (LGMD) και η Μυοτονική Δυστροφία τύπου 2 (DM2).

 
Οι γενετικές εξετάσεις σε συνδυασμό με ηλεκτρομυογραφία, ιστοπαθολογία των σκελετικών μυών και μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για τη διάγνωση των μυϊκών δυστροφιών. Υπάρχει η ανάγκη για την δημιουργία μη επεμβατικών μεθόδων για την διάγνωση και την παρακολούθηση της εξέλιξης των μυϊκών δυστροφιών. Μια μη-επεμβατική μέθοδος είναι η ταυτοποίηση των βιολογικών δεικτών με βάση το αίμα που θα μας παρέχει επιπλέον αξία για την παρακολούθηση των ασθενειών. Διάφορες επιστημονικές μελέτες έδειξαν ότι τα miRNAs, τα οποία είναι μικρά μόρια RNA που δεν κωδικοποιούνται, κυκλοφορούν στο αίμα χωρίς να  διασπώνται και έχουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν ως κλινικοί βιοδείκτες για διάφορες ασθένειες. Παρά το γεγονός ότι ορισμένες σημαντικές μελέτες έχουν δημοσιευτεί σχετικά με την ανάπτυξη νέων βιοδεικτών για DMD και DM1, λίγα στοιχεία υπάρχουν σχετικά με τις άλλες μυϊκές δυστροφίες. 

Η παρούσα έρευνα η οποία έχει διεξαχθεί στο εργαστήριο Μοριακής Γενετικής, Λειτουργίας και Θεραπείας του Ινστιτούτου Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου είχε ως στόχο να προσδιορίσει τους miRNA βιοδείκτες στον ορό του αίματος για διάφορους τύπους μυϊκής δυστροφίας, συμπεριλαμβανομένων των DMD, DM1, FSHD LGMDs και DM2. Σε αυτό το πρόγραμμα αρχικά κλήθηκαν οκτώ (8) ασθενείς για κάθε μια από τις προαναφερθέντες μυϊκές δυστροφίες, καθώς και υγιείς συμμετέχοντες που ταιριάζουν με τους ασθενείς όσο αφορά την ηλικία και το φύλο. Μικρά RNA μόρια απομονώθηκαν από τα δείγματα ορού του αίματος των συμμετεχόντων και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία αλληλούχισης επόμενης γενιάς (Next-Generation Sequencing). Μετά από τη βιοπληροφορική ανάλυση προέκυψε ένας κατάλογος των υποψήφιων miRNA που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βιοδείκτες για τις μυϊκές δυστροφίες.

Μέσω της επικύρωσης με αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης πραγματικού χρόνου (Real-Time PCR), δείχνουμε ότι τα επίπεδα δυο miRΝΑs είναι αυξημένα στον ορό των ασθενών με DM1 σε σύγκριση με υγιή άτομα. Τα δύο αυτά miRNAs που προτείνονται ως βιοδείκτες για την DM1 επικυρώθηκαν περαιτέρω σε ζωικό μοντέλο της ασθένειας. Τα επίπεδα των δύο αυτών miRNAs καθώς και τεσσάρων άλλων μυϊκών miRNAs, που είχαν προηγουμένως προταθεί ως βιοδείκτες από το εργαστήριο μας για την εξέλιξη της νόσου, βρέθηκαν να είναι αυξημένα στα εξωσώματα που κυκλοφορούν στον ορό των ποντικιών DMSXL σε σύγκριση με τα υγιή ποντίκια. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι τα επίπεδα του ενός εκ των δύο miRNAs βρέθηκαν να είναι μειωμένα σε πέντε σκελετικούς μυς και στους καρδιακούς ιστούς ποντικιών DMSXL σε σύγκριση με τα ποντίκια αναφοράς, παρέχοντας σημαντικές ενδείξεις για τη συμμετοχή του στην παθογένεση της DM1. 

Επιπρόσθετα, έχουμε δείξει ότι τα επίπεδα δυο άλλων miRΝΑs είναι αυξημένα στον ορό των ασθενών με FSHD σε σύγκριση με υγιή άτομα. Επίσης για κάθε μια από τις δύο μυϊκές δυστροφίες, LGMD και DM2, έχουμε βρει δύο διαφοροποιημένα miRNAs σε σύγκριση με υγιή άτομα. Οι ασθενείς με μυϊκές δυστροφίες εκτός από τη διάσπαση των μυών έχουν και καρδιακά προβλήματα ως δευτερεύουσα επίδραση της νόσου. Στην παρούσα έρευνα δείχνουμε ότι ένα miRNA μεταβάλλεται σε ασθενείς με μυϊκές δυστροφίες με καρδιακά προβλήματα σε σύγκριση με τους ασθενείς χωρίς.

Η ανακάλυψη των miRNAs που επίκεινται σε διαφοροποίηση  στην κυκλοφορία του αίματος των ασθενών με μυϊκή δυστροφία, είναι δυνατό στο μέλλον να μας παρέχει στοιχεία για τον προσδιορισμό των καλύτερων υποψηφίων βιοδεικτών και θα αυξήσει την κατανόησή μας σχετικά με τους παθογόνους μηχανισμούς κάθε μυϊκής δυστροφίας ξεχωριστά.

Δρ Δημήτρης Κουταλιανός 
Μεταδιδακτορικός Ερευνητής
Τμήμα Μοριακής Γενετικής, Λειτουργίας και Θεραπείας 
Ινστιτούτο Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου