22 évvel azután, hogy kiderült: bármely gén elcsendesíthető, tucatnyi klinikai vizsgálat elemzi a miRNS-mimetikumok és -inhibitorok terápiás hatását. A módszert az idegrendszeri betegségek közül a neurodegeneratív kórképek, az epilepszia, az agytumorok és a cerebrális ischaemia kezelésében vizsgálják.

A mikroRNS-ek kis dupla szálú RNS-molekulák, amik a sejt transzkriptómájának szekvenciaspecifikus szabályozásában vesznek részt. Egy-egy miRNS akár többszáz mRNS-t is szabályozhat interferencia révén, és egy-egy mRNS szabályozását általában több miRNS végzi. A miRNS-ek a DNS-ről íródnak át, és a sejtmagban egy, majd a citoplazmában még egy átalakító folyamat révén nyerik el érett formájukat (kb. 22 nukleotidból álló duplex). A továbbiakban a kettős egyik szála eltávolításra kerül, a másik pedig beépül a csendesítő komplexbe, és a riboszómákon a komplementaritás alapján az elcsendesítendő mRNS-szekvencia felismerését és blokkolását végzi (interferencia).

A miRNS-működés hibái számos betegség, így a neurodegeneratív kórképek pathológiájában is közreműködnek. A miRNS-rendszer célba vétele az endogén molekulákat imitáló oligonukleotidokkal (miRNS-mimetikumok) vagy az endogén molekulák gátlásával (anti-miRNS-ek) ígéretes terápiás módszernek tűnik. A hibás működésű miRNS-ek a jövőben biomarkerként a diagnózisban és a prognózisban is szerepet kaphatnak.

Napjainkban a tucatnyi klinikai vizsgálati szakaszban lévő miRNS-terapeutikum mellett már három FDA és EMA által befogadott miRNS-szer is van. Az első miRNS alapú szert egy öröklődő polyneuropátia-féleség, a transthyretin amyloidosis kezelésére vezették be 2018-ban (patisiran), a miRNS ebben az esetben egy hibás protein szintézisét akadályozza meg.

Idegrendszeri betegségeken kívül miRNS alapú terapeutikumokat (mimetikumokat vagy inhibitorokat) vizsgálnak többek között hepatitis C, 2-es típusú diabétesz, nem alkoholos zsírmáj, T-sejtes limfómák és -leukémiák, scleroderma, mesothelioma, tüdőrák, szívelégtelenség kezelésében is.

Az egészséges agyban nagy mennyiségben expresszálódik α-synuclein (α-Syn). Ez a 140 aminosavból álló protein központi szerepet játszik a preszinaptikus terminálokban a szinaptikus vezikulumok összegyűjtésében. Az α-Syn részt vesz a fehérjékhez történő ubiquinin-kötődés, a chaperon-aktivitás és a kináz-függő útvonalak, valamint a dopamin-metabolizmus szabályozásában. Egészséges sejtekben miRNS szabályozza az α-Syn-autofágiát.

A Parkinson-kór etiológiájától függetlenül a kórkép általános közös jellemzőjének számít az α-Syn-akkumuláció és -lerakódás a centrális és a perifériás idegrendszerben egyaránt (szinukleinopátia). Parkinson-kórban számos miRNS expressziója módosul, és egyre több bizonyíték támasztja alá, hogy az apoptotikus neuronok α-Syn-akkumulációjában központi szerepet játszanak a miRNS-ek.

Eddig négy különböző miRNS-ről (miR-7, miR-153, miR34b/c, miR-214) mutatták ki, hogy direkt módon csökkenti az α-Syn-expressziót, és abnormális mennyiségük α-Syn-akkumulációt eredményez a sejtekben. Egy ötödik miRNS (miR-34c-5P) diszregulációja a Parkinson-kór során végig fennmarad. Két miRNS megnövekedett expressziója (miR-7, miR-153) neuroprotektív hatású a dopaminerg sejtekben. A miRNS-ek a neuroinflammáció fontos modulátorai, gátolják a mikroglia-aktivációt, csökkentik a gyulladásos folyamat génjeinek expresszióját és az interleukin-1 β-szintet, védik a sejteket az oxidatív stressz ellen.

A α-Syn-akkumuláción kívül a mitokondriális diszfunkció is a Parkinson-kór általános jellemzője. A sejt halálát eredményező mitokondriális permeábilitás egyik fontos szabályozója is miRNS: a miR-7 overexpressziója gátolja az apoptózist, és a glutathion-szint növelése révén a hydroperoxidok 50%-os csökkenését eredményezi.

A miRNS-alapú terapeutikumfejlesztés során nagy kihívást jelent a hatástartam növelése és a szer eljuttatása a megfelelő sejtekhez, szövetekhez.

A hatástartam növelése (nukleáz-rezisztencia kialakítása) érdekében az oligonukleotidokat kémiailag módosítják, így állították elő a már említett patisirant és a másodikként befogadott, porphyria kezelésére szolgáló givosirant is.

A központi idegrendszeri betegségek esetén vizsgált miRNS-ek esetében különösen fontos a terapeutikum átjuttatása a vér-agy-gáton. Kísérleteznek monoklonális antitestekkel és vírusvektorral célba juttatott oligonukleotidokkal, sztereotaxiás sebészettel, direkt lokális bejuttatással gliómák és egyéb agytumorok esetén, illetve különböző nanopartikulumokba csomagolják a miRNS-eket. Az oligonukleotidok nagy molekulasúlyúak és nagy negatív töltéssel bírnak, ezért önmagukban nem jutnának át a negatív töltésű sejtmembránon, a nanorészecskék azonban lehetővé teszik az endocitózist. A nanorészecske-csomagolás a szérumban található nukleázoktól is megvédi a miRNS-t, ráadásul könnyen előállítható és tárolható, alacsony toxicitású és alacsony immunogenitású módszer. Lipid- vagy polimervezikulumokba csomagolt miRNS-sel preklinikai stádiumú vizsgálatokat folytatnak Parkinson-kóron kívül Alzheimer-kór és temporális epilepszia kezelésében is.

A virális vektorok (rekombináns adeno-asszociált vírus, illetve lentivirus) különösen alkalmasak a neurológiai betegségek, ezen belül a Parkinson-kór kezelésében vizsgált miRNS-ek célba juttatására, mert könnyen megfertőzik az idegsejteket. Lentivirussal bejuttatott miRNS alkalmasnak bizonyult pl. fokális cerebrális ischaemia kezelésében. A vírusvektoros célba juttatásnak azonban veszélyei is vannak (imunogenitás, tumoros transzformáció, off-target hatások), ráadásul drága, és a nagy mennyiségű termelés módszere sincs még kidolgozva.

Összefoglalóan elmondható: 22 éve mutatta ki Andrew Fire és Craig Mello, hogy RNS-interferenciával a génaktivitás megakadályozható; ezt követően, mivel kiderült, hogy bármely gén elcsendesíthető, így elméletileg minden olyan betegség, ami géntúlműködéssel van összefüggésben, kezelhető, a tudományos közösség hatalmas reményeket fűzött az RNS-interferenciát alkalmazó terápiákhoz. A rövid hatástartam, az off-target hatások miatti kezdeti kiábrándulás után a technológia továbbfejlődött, új nanorészecskéket fejlesztettek, kémiai módosítással hosszú életűvé tették az oligonuleotidokat, és ma már a miRNS-terapeutikumok egyes szervekhez való eljuttatása is lehetséges. Két évvel az első ilyen típusú szer engedélyezése után a tucatnyi fázis II-es és III-as vizsgálat révén a miRNS-terapeutikumok evolúciója újabb szakaszába lépett. A miRNS-ek a közeljövőben a neurodegeneratív betegségek kezelésében is szerepet kapnak majd.

Szemlézte:
Kazai Anita dr.

Eredeti közlemény:
Titze-de-Almeida, Simoneide S., Cristina Soto-Sánchez, Eduardo Fernandez, James B. Koprich, Jonathan M. Brotchie, and Ricardo Titze-de-Almeida. "The Promise and Challenges of Developing miRNA-Based Therapeutics for Parkinson’s Disease." Cells 9, no. 4 (2020): 841.