تشخیص سرطان با نشانگرهای زیستی یا بیومارکرهایی 

تا کنون از رایج‌ترین نشانگرهای زیستی یا بیومارکرهایی که برای تشخیص سرطان استفاده شده‌ است؛ می‌توان به پروتئین‌های مخصوص موجود در جریان خون اشاره نمود.

• آلفا-فتوپروتئین (Alpha-fetoprotein)  برای سرطان کبد

• کروموگرانین آ  (Chromogranin A) برای تومورهای نورواندوکرین؛ مخصوصا تومورهای کارسینوئید

• پروتئین ماتریکس هسته‌ای ۲۲ برای سرطان مثانه

• آنتی‌ژن کربوهیدرات ۱۲۵ برای سرطان تخمدان

روش‌های تشخیص و شناسایی این بیومارکر‌ها متنوع است ولی از مهم‌ترین آنها می‌توان به Fluorescence Immunoassay اشاره کرد. از دقیق‌ترین روش‌های دیگر، روش بیوپسی  (Biopsy) یا برداشتن قطعه‌ای از بافت زنده برای مطالعات آزمایشگاهی، آندوسکوپی (Endoscopy)، و تصویربرداری‌های رادیویی مثل PET-CT و MRI می‌باشد. ولی متاسفانه تمام روش‌های ذکر شده در بالا، هیچ یک برای تشخیص زودهنگام سرطان (و در نتیجه انجام اقدامات پیشگیرانه) ایده‌آل نبوده و بسیار پرهزینه محسوب می‌شوند. از همین رو، روش دقیق‌تر و غیرتهاجمی‌تری مورد نیاز است.

microRNAها یا قطعات تنظیمیِ پس از رونویسی، ذراتی هستند که به عنوان نشانگرهای زیستی می‌توانند انقلابی در تشخیص بیماری‌های مختلف به پا کنند. شناسایی این ذرات با روش‌‌ها و تکنیک‌های متفاوتی مثل TaqMan RT-PCR، Microarray و qRT-PCR ممکن شده است.

ارتباطات موجود بین microRNA و mRNAها در بروز بیماری‌هایی مثل سرطان موثر است و می‌تواند به عنوان هدفی برای درمان هم بررسی شود؛ ولی برای این هدف باید بیان تمام miRNAها در بیماری‌های مختلف شناسایی شده و ارتباط و فرآیند آن‌ها مورد بررسی قرار گیرد.

روشی پیشنهادی برای تشخیص زودهنگام سرطان

مطالعات اخیر در مورد نقش miRNAهای موجود در مایعات زیستی مثل خون، پلاسما، بزاق و … در سرطان‌های متفاوت بسیار مورد بررسی قرار گرفته است.

سرطان ریه

مثلا در سرطان ریه که مهم ترین عامل مرگ‌ومیر ناشی از سرطان در مردان و دومین عامل در زنان محسوب می‌شود؛ miR-17-5p ،miR-20a-5p و miR-21-5p موجود در جریان مایعات زیستی از نظم خارج می‌شود.

Non-Small Cell Lung Carcinoma

• اختلال تنظیمی miR-21-5p و miR-24-3p در سرم

• اختلال تنظیمی miR-21-5p ،miR-210-3p و miR-486-5p در پلاسما

• بیان بیش از حد miR-21-5p، miR-182-5p و miR-210-3p در پلاسما

• کاهش بیان miR-126-3p و miR-486-5p در پلاسما

سرطان پستان

در سرطان پستان غلظت miRNAها در پلاسمای افراد سالم و بیمار متفاوت است؛ در ارتباط با این گفته می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بیان تنظیمی بیش از حد miR-24 ،miR-15a ،miR-18a ،miR-107 ،miR-425 ،miR-186 ،miR-425 ،miR-140-3p ،miR-454 ،miR-483-5p ،miR-155

• بیان تنظمی کمتر از نرمال miR-133a ،miR-139-5p  miR-143 ،miR-365 و miR-145

در مطالعات دیگر، ارتباط مستقیمی بین بیان تنظیمی بیش از حد miR-21-5p ،miR-29a-3p ،miR-373-3p ،miR-195-5p و let-7a-3p با تومورهای موجود در سطح پیشرفته‌ی بیماری، سطح بالایی از تهاجم عروقی و میزان بالای تکثیر سلولی وجود دارد که پس از بررسی به مرحله‌ی اثبات رسیده‌ است.

سرطان کبد

در سرطان سلول‌های کبدی، نقش miR-122-5p نیز به وضوح به اثبات رسیده؛ در مطالعاتی که انجام شده اختصاصیت این بیومارکر ۸۳/۳ درصد و حساسیت آن ۸۱/۶ درصد محاسبه شده‌ است. با بیان این حقایق در مورد نشانگرهای زیستی و به خصوص miRNA، می‌توان به پیشرفت‌های آزمایشگاهی-تشخیصی در این بیماری‌ها و درمان‌های جدیدی که بر همین معیار طراحی می‌شوند پی‌برد. ولی با این حال، به گفته‌ی متخصصین و پژوهشگران تخصصی این زمینه، هنوز مطالعات بسیاری مورد نیاز است تا به نتایج واحد و قابل استناد برسیم و روش‌های درمانی را تغییر دهیم. به گفته ا‌ی دیگر هنوز نمی توان از miRNAهای خاصی برای درمان یا تشخیص استفاده کنیم.

اهمیت MicroRNAها به عنوان مارکر در تشخیص سرطان

MicroRNAها، در پاتوژنز انواع مختلفی از سرطان ها دخیل هستند. شواهد زیادی پیشنهاد می کنند کهmiRNAها، می توانند به عنوان انکوژن(oncomiR) یا ژن مهارگر تومور(tsmiR) عمل کنند و در مراحل اولیه ی کارسینوژنز دخیل باشند. الگوی بیانmiRNAها می توانند برای طبقه بندی انواع مختلف سرطان مورد استفاده قرار بگیرند و پروفایل های بیانی آنها می توانند کاربردهای prognosticو نیز درمانی داشته باشند. در مقایسه باmRNA، تعداد کمتری ازmiRNAها می توانند برای اهداف کلینیکی کافی باشند. به طور جالبتری،miRNAها در بافت های مختلف به میزان زیادی دست نخورده باقی می مانند و عملا توسط عوامل تخریب RNA تحت تاثیر قرار نمی گیرند.

تمام این مشخصه ها،miRNAها را یک ابزار بسیار جالب و سودمند برای تشخیص زود هنگام تومور، تعیین پیش آگهی و درمان آن می سازد. دلیل بیان افتراقی گسترده یmiRNAها بین سلول های طبیعی و سلول های توموری هنوز نامشخص است. حدودا 20 درصد از تمامmiRNA های درونCpG islandها قرار دارند.

کم شدن بیانglobal درmicroRNAها، یک مشخصه ی شایع در سرطان است. از آن جایی که هایپرمتیلاسیون جزایرCpG مکانیسمی برای خاموش سازیmiRها فراهم می کند، اکثر محققین تنها گزارش کرده اند کهmiRNAها فقط باmRNAها در3`UTRشان میانکنش می کنند. ولی تحقیقاتی هم گزارش شده اند کهmiRNAها به نواحی 5`UTRو یاCDS  یک mRNAنیز متصل می شوند. اولین مرحله در پردازشmiRNAها، برش خوردن رونوشت هایmiRNAی اولیه یاpri-miRNA ها توسط کمپلکسDrosha/DGCR8 در هسته انجام می شود.

ساختارهای ساقه-حلقه یmiRNA ، می توانند در اینترون های ژن های کدگذار پروتئین، ژن هایRNAهای غیر کدگذار، در اگزون های ژن های غیر کدگذار یا در نواحی بین ژنی باشند. اکثریتmiRNAهای انسانی، در اینترون ها قرار دارند. تقریبا %10 ازmiRNAها از جملهmiR-137،miR-155، miR-146a،  miR-22و miR-34a، درون اگزون های ژن های غیر کدگذار قرار دارند. اطلاعات کنونی در مورد پردازشpri-miRNA  ها بیشتر در موردmiRNAهای اینترونی یا بین ژنی به دست آمده است. پردازشmiRNAهای اینترونی هم زمان با رونویسی در تعاون و همکاری با splicing رونوشت های اولیه انجام می شود.اجزای microprocessorوspliceosome، در یک کمپلکس قرار داشته و با هم دیگر پیش سازهایmiRNA(pre- miRNA) و رونوشت های splicedشده را ازpri- miRNA هایsplice نشده تولید می کنند.

Splicing برای پردازشpri- miRNA ها لازم نیست، ولی گرد هم آمدن spliceosome می تواند میزان رها شدن pre- miRNA ها را از اینترون هایpri- miRNA ای، افزایش دهد. برایmiRNA های اگزونی، آزاد شدن pre- miRNAها اگزون pri- miRNA را مختل کرده و روی تشکیل رونوشت هایsplice شده ،تاثیر می گذارد. بنابراین احتمالا رونوشت های pri-miRNAیsplice نشده ی miRNAهای اگزونی، رونوشت های pre-miRNA یا splice شده تولید می کنند. پردازش miRNA  های اگزونی هنوز با جزئیات دقیق مطالعه نشده است.

 اغلب miRNA های اگزونی، درون ژن های RNA  غیر کد گذار قرار دارند که تنها عملکردشان این است که ژن میزبان آن miRNA باشند. همان طور که بیان شد، بر خلاف miRNAهای اینترونی، فرآیند پردازش رونوشت های pri-miRNA از miRNAهای اگزونی به pre-miRNAها، با فرآیند طبیعی splicing رونوشت، تداخل می کند. عقیده بر این است که miRNAهای اگزونی، نسبت به miRNA های اینترونی، مسیرهای فیزیولوژیکی مهمتری را تنظیم می کنند. مثلا miRNA-155 و miRNA-146a ، برای اجزای تنظیمی پاسخ ایمنی،hematopoiesis ، و کارسینوژنز حیاتی بوده وmiRNA-22، نقش مهمی در فرآیند کارسینوژنز دارد.

 miRNA-137، یکی از مهمترین این دسته از miRNA ها بوده و به دلیل فعالیت ضد توموری شایانی که داراست، نقش بسیار مهمی در کارسینوژنز کولورکتال دارد.

منابع:

          Wang, K., et al., Export of microRNAs and microRNA-protective protein by mammalian cells. Nucleic acids research, 2010. 38(20): p. 7248-7259.

   Wang, Y. and C.G. Lee, MicroRNA and cancer–focus on apoptosis. Journal of cellular and molecular medicine, 2009. 13(1): p. 12-23.

   Blenkiron, C. and E.A. Miska, miRNAs in cancer: approaches, aetiology, diagnostics and therapy. Human Molecular Genetics, 2007. 16(R1): p. R106-R113.