Роль микроРНК в патогенезе и терапии онкологических заболеваний

Введение. МикроРНК (miRNA) – это класс коротких некодирующих молекул РНК, играющих центральную роль в посттранскрипционной регуляции экспрессии генов. Эти молекулы участвуют в ключевых клеточных процессах, таких как пролиферация, апоптоз, дифференцировка и ангиогенез, что делает их важными регуляторами клеточного гомеостаза. В зависимости от контекста микроРНК могут выступать как онкогены или супрессоры опухолей, регулируя сигнальные пути, связанные с развитием и прогрессией злокачественных новообразований, включая PI3K/AKT и Wnt/β-катенин.
Цель: провести комплексный анализ роли микроРНК в патогенезе и терапии онкологических заболеваний.
Результаты. Рассмотрены перспективы применения микроРНК как биомаркеров для ранней диагностики, таких как miR-21 при раке поджелудочной железы и miR-141 при раке предстательной железы. Приводятся результаты доклинических и клинических исследований, демонстрирующих терапевтический потенциал микроРНК, включая использование AntagomiR-21 и мимиков miR-34a (MRX34). Также освещены вызовы, связанные с доставкой и биобезопасностью, и возможные пути их решения с помощью нанотехнологий. Обсуждаются молекулярные механизмы их участия в опухолевой прогрессии, диагностический потенциал и возможности терапевтического применения. Особое внимание уделено современным достижениям, включая использование технологий NGS для профилирования микроРНК и CRISPR/Cas9 для их функционального анализа.
Заключение. Полученные данные подтверждают, что микроРНК являются перспективным направлением в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Продолжение исследований в этой области может значительно улучшить понимание молекулярных механизмов канцерогенеза и привести к разработке персонализированных подходов к терапии.

1. O’Brien J., Hayder H., Zayed Y., Peng,C. Overview of MicroRNA Biogenesis, Mechanisms of Actions, and Circulation. Frontiers in endocrinology. 2018; 9: 402. https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00402.

2. Омаров М.А., Мулюков А.Р., Халитов Р.В., и др. Эпигенетическая модуляция в медицине: регуляция генной экспрессии в контексте патогенеза и терапии. Acta biomedica scientifica. 2024; 9(6): 22-33.

3. Sung H., Ferlay J., Siegel R.L., et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209-249. https://doi.org/10.3322/caac.21660.

4. Shi Y., Liu Z., Lin Q., et al. MiRNAs and Cancer: Key Link in Diagnosis and Therapy. Genes (Basel). 2021;12(8):1289. https://doi.org/10.3390/genes12081289.

5. Kwon Y., Kim M., Kim Y., Jung H.S., Jeoung D. Exosomal MicroRNAs as Mediators of Cellular Interactions Between Cancer Cells and Macrophages. Front Immunol. 2020;11:1167. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.01167.

6. Мирошниченко С.К., Патутина О.А., Зенкова М.А. МикроРНК-направленные олигонуклеотидные конструкции с различным механизмом действия для эффективного подавления процессов канцерогенеза. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2024; 24(2): 140-156.

7. Treiber T., Treiber N., Meister G. Regulation of microRNA biogenesis and its crosstalk with other cellular pathways. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2018;20:5 - 20. https://doi.org/10.1038/s41580-018-0059-1.

8. Bibel B., Elkayam E., Silletti S., Komives E.A., Joshua-Tor L. Target binding triggers hierarchical phosphorylation of human Argonaute-2 to promote target release. Elife. 2022;11:e76908. https://doi.org/10.7554/eLife.76908.

9. Annese T., Tamma R., De Giorgis M., Ribatti D. microRNAs Biogenesis, Functions and Role in Tumor Angiogenesis. Front Oncol. 2020;10:581007. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.581007.

10. Maraghechi P., Aponte M.T.S., Ecker A., et al. Pluripotency-Associated microRNAs in Early Vertebrate Embryos and Stem Cells. Genes (Basel). 2023;14(7):1434. https://doi.org/10.3390/genes14071434.

11. Glaich O., Parikh S., Bell R.E. et al. DNA methylation directs microRNA biogenesis in mammalian cells. Nat Commun. 2019;10:5657. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13527-1.

12. Li Q., Liu J., Jia Y., Li T., Zhang M. miR-623 suppresses cell proliferation, migration and invasion through direct inhibition of XRCC5 in breast cancer. Aging (Albany NY). 2021;12:10246-10258. https://doi.org/10.18632/aging.103182.

13. Воропаева Е.И., Поспелова Т.И., Нестерец А.М., Максимов В.И. Связь микро-РНК кластера miR-143/145 с онкогенезом: тканевой и клеточный контекст. Сибирский онкологический журнал. 2023;22(3):134-143. https://doi.org/10.21294/1814-4861-2023-22-3-134-143.

14. Vallée A., Lecarpentier Y., Vallée J. N. The Key Role of the WNT/β-Catenin Pathway in Metabolic Reprogramming in Cancers under Normoxic Conditions. Cancers. 2021;13(21):5557. https://doi.org/10.3390/cancers13215557.

15. Shi Z., To S., Zhang S., et al. Hypoxia-induced Nur77 activates PI3K/Akt signaling via suppression of Dicer/let-7i-5p to induce epithelial-to-mesenchymal transition. Theranostics. 2021;11:3376-3391. https://doi.org/10.7150/thno.52190.

16. Wu J., Zhu Y., Liu D., Cong Q., Bai C. Biological functions and potential mechanisms of miR-143-3p in cancers (Review). Oncology Reports. 2024;52:113. https://doi.org/10.3892/or.2024.8772.

17. Bautista-Sánchez D., Arriaga-Canon C., Pedroza-Torres A., et al. The Promising Role of miR-21 as a Cancer Biomarker and Its Importance in RNA-Based Therapeutics. Mol Ther Nucleic Acids. 2020;20:409-420. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2020.03.003.

18. Gruszka R., Zakrzewska M. The Oncogenic Relevance of miR-17-92 Cluster and Its Paralogous miR-106b-25 and miR-106a-363 Clusters in Brain Tumors. Int J Mol Sci. 2018;19(3):879. https://doi.org/10.3390/ijms19030879.

19. Jung E., Seong Y., Jeon B., Kwon Y., Song H. MicroRNAs of miR-17-92 cluster increase gene expression by targeting mRNA-destabilization pathways.. Biochimica et biophysica acta. Gene regulatory mechanisms. 2018;1861(7): 603-612. https://doi.org/10.1016/j.bbagrm.2018.06.003.

20. Hossain M., Sultana A., Barua D., et al. Differential expression, function and prognostic value of miR-17-92 cluster in ER-positive and triple-negative breast cancer. Cancer treatment and research communications. 2020;25:100224 . https://doi.org/10.1016/j.ctarc.2020.100224.

21. Al-Nakhle H. Unraveling the Multifaceted Role of the miR-17-92 Cluster in Colorectal Cancer: From Mechanisms to Biomarker Potential. Current Issues in Molecular Biology. 2024;46:1832-1850. https://doi.org/10.3390/cimb46030120.

22. Chen X., Deng Y., Cao G., et al. Ultra-sensitive MicroRNA-21 detection based on multiple cascaded strand displacement amplification and CRISPR/Cpf1 (MC-SDA/CRISPR/Cpf1). Chemical Communications. 2021;57(52):6359–6362. https://doi.org/10.1039/d1cc01938d.

23. Liu T., Liu D., Guan S., Dong M. Diagnostic role of circulating MiR-21 in colorectal cancer: a update meta-analysis. Annals of Medicine. 2020;53:87-102. https://doi.org/10.1080/07853890.2020.1828617.

24. Nitusca D., Marcu A., Seclaman E. et al. Circulating microRNA-141 as a biomarker for prostate cancer: A systematic review and meta-analysis. Timisoara Med. 2022; 2022(2): 4. doi:10.35995/tmj20220204.

25. Олисова О.Ю., Амшинская Д.Р., Демкин В.В. Микро-РНК в диагностике Т-клеточных лимфом кожи. Вестник Российской академии медицинских наук. 2023;78(6):530-540.

26. Rhim J., Baek W., Seo Y., Kim J.H. From Molecular Mechanisms to Therapeutics: Understanding MicroRNA-21 in Cancer. Cells. 2022;11(18):2791. https://doi.org/10.3390/cells11182791.

27. Sabahi A., Salahandish R., Ghaffarinejad A., Omidinia E. Electro-chemical nano-genosensor for highly sensitive detection of miR-21 biomarker based on SWCNT-grafted dendritic Au nanostructure for early detection of prostate cancer. Talanta. 2022;209:120595 . https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.120595.

28. Su Y., Swiderski P., Marcucci G., Kortylewski M. Targeted Delivery of miRNA Antagonists to Myeloid Cells In Vitro and In Vivo. Methods in molecular biology. 2019;1974:141-150. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9220-1_10.

29. Ahir M., Upadhyay P., Ghosh A., et al. Delivery of dual miRNA through CD44-targeted mesoporous silica nanoparticles for enhanced and effective triple-negative breast cancer therapy. Biomaterials science. 2020;8:2939-2954. https://doi.org/10.1039/d0bm00015a.

30. Hong D., Kang Y., Borad M., et al. Phase 1 study of MRX34, a liposomal miR-34a mimic, in patients with advanced solid tumours. British Journal of Cancer. 2020;122:1630-1637. https://doi.org/10.1038/s41416-020-0802-1.

31. Capolla S., Argenziano M., Bozzer S., et al. Targeted chitosan nanobubbles as a strategy to down-regulate microRNA-17 into B-cell lymphoma models. Frontiers in immunology. 2023;14:1200310. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1200310.

32. Ha J., Kim M., Lee Y., Lee M. Intranasal delivery of self-assembled nanoparticles of therapeutic peptides and antagomirs elicits anti-tumor effects in an intracranial glioblastoma model.. Nanoscale. 2021;13:14745-14759. https://doi.org/10.1039/d1nr03455c.

33. Mahmood M., Taufiq I., Mazhar S., et al. Revolutionizing personalized cancer treatment: the synergy of next-generation sequencing and CRISPR/Cas9. Personalized medicine. 2024;16(12):1958. https://doi.org/10.1080/17410541.2024.2341610.

34. Wu L., Zhou W., Zhou J., et al. Circulating exosomal microRNAs as novel potential detection biomarkers in pancreatic cancer. Oncology Letters. 2020;20:1432-1440. https://doi.org/10.3892/ol.2020.11691.

35. Rabaan A., AlSaihati H., Bukhamsin R., et al. Application of CRIS-PR/Cas9 Technology in Cancer Treatment: A Future Direction. Current Oncology. 2023;30:1954-1976. https://doi.org/10.3390/curroncol30020152.

36. Shi S., Gu S., Han T., et al. Inhibition of MAN2A1 Enhances the Immune Response to Anti–PD-L1 in Human Tumors. Clinical Cancer Research. 2020;26:5990-6002. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-20-0778.