بخشی از مقاله
میکروRNA ها در بیماري مالتیپل اسکلروزیس
چکیده زمینه و هدف: بیماري مالتیپل اسکلروزیس (ام اس) یک بیماري خود ایمنی تخریب کننده غلاف میلین در دستگاه عصبی مرکزي می باشد که عامل ایجاد کننده آن هنوز ناشناخته باقی مانده است. مطالعات فراوان اپیدمیولوژیکی و ژنتیکی بر نقش دو عامل ژنتیک و محیط در ایجاد بیماري ام اس تاکید دارند. با ورود میکرو RNA ها به دنیاي یافته هاي ژنتیکی این مولکولهاي قدرتمند به زودي توانستند جاي خود را در مطالعات انجام شده در حوزه ژنتیک بیماري ها باز کنند. میکرو RNA ها مولکولهاي کوچک RNA با طول 22-20 نوکلئوتید می باشند. این مطالعه تلاش دارد تا در راستاي معرفی میکرو RNA ها، پتانسیل هاي بالقوه آنها را بعنوان بیومارکر هایی قدرتمند در بیماري ام اس مورد بحث قرار دهد.
مواد و روش کار: در این مطالعه ي مروري با بررسی منابع کتابخانه اي و مقالات مختلف در یک بازه زمانی 10 ساله در زمینه نقش میکروRNA ها در بیماري ام اس، کلیدواژه هاي مورد نظر مشخص و مهمترین و جدیدترین اطلاعات در این زمینه گرداوري و استفاده گردید.
یافته ها: نتایج نشان می دهد که از زمان کشف میکروRNA ها تا کنون، در جنبه هاي مختلفی نقش آنها در بیماري ام اس مورد ارزیابی واقع شده است. میکروRNA ها می توانند در بیماریزایی ام اس نقش داشته و نیز پتانسیل درمانی جدیدي را براي این بیماري از طریق تنظیم بیان ژن هاي درگیر در مسیر بیماریزایی آن فراهم کنند.
نتیجه گیري: تحقیقات نشان می دهند که میکرو RNA ها می توانند علاوه بر اینکه خود عاملی براي ایجاد بیماري باشند، راه درمانی براي بیماري و نیز بیومارکري براي ارزیابی تلاشهاي درمانی و سیر پیشرفت بیماري ارائه دهند.
واژه هاي کلیدي: میکرو RNA، مالتیپل اسکلروزیس، بیومارکر
مقدمه
مالتیپل اسکلروزیس (ام اس)1 یک بیماري التهابی در سیستم عصبی مرکزي 2 است که با التهاب و از بین رفتن غلاف چربی پوشاننده اعصاب بدن که میلین3 نامیده می شود، همراه است. این بیماري داراي سبب شناسی4 ناشناخته اي است و به همین دلیل در زمره بیماري هاي پیچیده طبقه بندي می شود .[1] عوامل مختلفی را در استعداد ابتلا به ام اس دخیل می دانند که مطالعات مختلف انجام شده در این حوزه بر نقش ژنتیک و محیط تاکید بسیاري دارند .[2] مطالعات ژنتیکی ژن هاي زیادي را که در استعداد ابتلا به MS دخیل هستند، معرفی کرده و فهرست این ژن ها با مطالعات انجام شده طولانی تر و کامل تر می شود. از جمله ژن هاي دخیل در این بیماري که نقش آن با درصد بالایی (تقریبا 30 درصد) در استعداد ابتلا به ام اس نشان داده شده است، ناحیه HLA روي کروموزوم شماره 2 است که از آن بعنوان بیومارکري براي استعداد ابتلا به ام اس نیز استفاده می شود .[3] از جمله مطالعات ژنتیکی انجام شده می توان به بررسی هاي پروتئومیک1، بررسی همبستگی 2 و بررسی میزان بیان ژن هاي کاندید اشاره نمود. بررسی هاي اپیدمیولوژیک نشان داده اند که بیشترین میزان شیوع ام اس در جمعیت شمال اروپا دیده می شود، با این وجود شیوع این بیماري در مناطق مختلف متفاوت است .[4]
در سال 1993 کشف جدیدي صورت گرفت که سیر مطالعات در زمینه بیماري هاي انسانی را وارد مرحله جدیدي کرد. در این سال لی3 و همکارانش به هنگام مطالعه ژن هاي دخیل در نمو کرم نماتود Caenorhabditis elegans موفق به کشف RNAي lin-4 شدند و این سرآغاز کشف بزرگی بود که باعث شد گروه جدیدي از RNA ها تحت عنوان RNA هاي غیرکد کننده4 پا به عرصه مطالعات ژنتیکی بگذارند .[5] میکرو RNAها5 طول بسیار کوتاهی دارند اما در بسیاري از فرایندهاي فیزیولوژیک بدن نقش هاي مهمی را ایفا می کنند. بسیاري از این میکروRNA هاي شناخته شده در توسعه، تمایز و پاسخ دهی سیستم ایمنی بدن در شرایط مختلف اهمیت ویژه اي دارند [6] که به تفصیل به آن خواهیم پرداخت. در سال هاي اخیر مطالعات زیادي بر روي نقش میکروRNA ها در بیماري هاي پیچیده اي مانند سرطان ها و بیماري هاي خود ایمنی صورت گرفته است. در طی این مطالعات گسترده نقش میکروRNA ها در ایمنی بدن مورد بررسی و تایید بیشتر واقع شده است. بیماري ام اس نیز از جمله بیماري هایی است که نقش مهم میکروRNA ها در مراحل مختلف آن مورد تاکید قرار گرفته است. اهمیت میکروRNA ها و نقش آنها چه در بیماري زایی و چه اثر آنها بعنوان دارو و یا تنظیم کننده در این بیماري پیچیده خود ایمنی تا حدودي روشن شده است. این امید وجود دارد تا از این مولکول هاي RNA کوچک و با توجه به الگوي خاص بیانی آنها در بافت هاي مختلف بتوان بعنوان مارکري با خصوصیات واقعی مارکرها، براي تشخیص زودهنگام بیماري هاي پیچیده قرن استفاده کرد. بررسی نقش تایید شده هر کدام از این میکروRNA ها می تواند افق هاي جدیدي در رسیدن به این هدف ایجاد کند.
خصوصیات میکروRNA ها
میکروRNA ها، RNAهاي کوچک غیرکدکننده اي هستند که تقریبا 19 تا 24 نوکلئوتید طول دارند .[7] در میان RNAهاي کوچک شناخته شده، میکروRNA ها بهترین گروه طبقه بندي شده به لحاظ تعداد، تنوع، روش بیان و عملکرد هستند. این RNAهاي کوچک غیرکد کننده تنظیم بیان ژن ها را در سطح پس از رونویسی انجام می دهند. این تنظیم، با تجزیه و یا با جلوگیري از ترجمه mRNA هدف صورت می گیرد .[8] میکروRNA ها در محدوده وسیعی از گونه هاي مختلف از کرم ها تا انسان ها وجود دارند .[9] در انسان تقریبا 1500 میکرو RNA کشف شده است. ژن هاي میکروRNA ها در حدود 3 درصد از کل ژنوم انسان را تشکیل می دهند که ممکن است تعداد این ژنها به هزاران عدد برسد .[5] لازم به ذکر است که در مراحل اولیه رشد، میکروRNA هاي محدودي بیان می شوند اما هنگامی که موجودات رشد کرده و بالغ می شوند و به انواع سلولی مختلفی تمایز می یابند، تعداد میکروRNA هاي قابل تشخیص افزایش می یابد .[10] با استفاده از روش هاي بیوانفورماتیک و کلونینگ مولکولی صدها میکرو RNA در گیاهان، حیوانات و ویروس ها شناسایی شده است. میکروRNA ها نقش مهمی را در فرایند هاي بیولوژیک مختلفی مانند توسعه، تکثیر و تمایز سلولی، سرطان زایی، متابولیسم، رگزایی و التهاب بازي می کنند .[11] عدم تنظیم بیان و عملکرد میکروRNA ها با بیماري هاي انسانی مختلفی شامل سرطان، نقص دریچه قلب، تخریب نورون ها و خودایمنی در ارتباط است .[12] میکروRNA ها نقش مهمی را در تنظیم عملکرد هاي ایمونولوژیکی شامل پاسخ هاي ایمنی اکتسابی و ذاتی، توسعه و تمایز سلول هاي ایمنی و جلوگیري از خودایمنی بازي می کنند .[14 ,13] این تنظیم کننده هاي کوچک بیان ژن ها، الگوهاي خاصی براي بیان مانند الگوي مشخص بیانی در بافت هاي خاص و همچنین در شرایط تمایزي، بیماري و غیره دارند.
میکروRNA ها در ژنوم
ژن هاي میکروRNA ها در سرتاسر ژنوم انسان به جز کروموزوم Y حضور دارند .[15] در حدود 80 درصد ژن هاي میکروRNA هاي انسانی در نواحی اینترونی حضور دارند که آن ها را می توان هم در رشته کدکننده پروتئین و هم در رشته غیرکدکننده پروتئین یافت نمود و تنها حدود 20 درصد آنها در نواحی اگزونی وجود دارند. برخی ژن هاي میکروRNA ها می توانند میکروRNA هاي اگزونی یا اینترونی باشند و این به الگوي پیرایش1 ژن هاي کد کننده بستگی دارد . [5] علاوه بر موارد ذکر شده می توان گفت که بطور کلی اغلب میکروRNA ها از نواحی درون ژنی کد می شوند و برخی دیگر می توانند بصورت آنتی سنس و درجهت مخالف از روي ژن هاي دیگر کد شوند. بطور برجسته یک میکرو RNA می تواند چند صد mRNA را مورد هدف قرار دهد و تصور می شود که بیان تقریبا 50 درصد تمام ژنهاي پستانداران بطور بسیار دقیق توسط میکروRNA ها تنظیم می شود .[16] انواع مختلف فرایند کد شدن میکروRNA ها نشان دهنده این است که آنها می توانند بصورت مستقل و یا همراه با ژن هاي میزبان کد شوند. بعنوان مثال miR-155 از درون اینترون ژن BIC کد می شود و بنابراین بیان آن به دنبال بیان ژن BIC صورت می گیرد .[17]
سنتز miRNA ها
سنتز میکروRNA ها در یک فرایند چند مرحله اي صورت می گیرد، که در نهایت با اتصال میکرو RNA به mRNA هدف، براي تنظیم آن، به اوج می رسد. ژن هاي میکروRNA ها توسط RNA پلی مراز II رونویسی می شوند که منجر به ایجاد یک میکرو RNA اولیه pri-) 100 (miRNA نوکلئوتیدي می شود که از خصوصیات آن می توان به ساختار سنجاق سري2 و وجود overhang در آن اشاره کرد .[18] در هسته این overhang ها بوسیله فعالیت آنزیمی کمپلکس Drosha/DGRC8 برش می خورند تا ساختاري تحت عنوان pre-miRNA را ایجاد کنند که تقریبا 70 نوکلئوتید طول دارد .[19] این ساختار در نهایت با استفاده از پروتئین غشایی Exportin 5 به سیتوپلاسم منتقل می شود. در سیتوپلاسم pre-miRNA ها بیشتر بوسیله دایسر3 پردازش می شوند و مولکول RNA دو رشته اي را ایجاد می کنند که وارد کمپلکس 4RISC یا کمپلکس خاموش کننده به واسطه RNA می شود .[20] کمپلکس RISC، pre-miRNA دورشته اي را تک رشته اي می کند و به این ترتیب میکرو RNA بالغ ایجاد می شود. در این هنگام بطور تیپیک یکی از دو رشته ترجیحا توسط کمپلکس RISC انتخاب می شود تا به ناحیه 3'-UTR ژن هدف متصل شود، اما رشته دیگر معمولا تجزیه می شود. اگر ناحیه اي از توالی میکرو RNA که توالی seed نامیده می شود و تقریبا 8 نوکلئوتید طول دارد با توالی mRNA هدف خود بطور کامل جفت شود، میکرو RNA مورد نظر با استفاده از کمپلکس پروتئینی RISC، mRNA هدف را تجزیه خواهد کرد، ولی اگر این جفت شدن بصورت ناقص انجام شود، میکرو RNA تنها از ترجمه mRNA هدف به پروتئین جلوگیري خواهد نمود .[21]
نقش میکرو RNA ها در سیستم ایمنی
امروزه در دنیاي مدرن با فراگیر شدن بیماري هاي عصبی در جوامع، مطالعات مختلفی براي حل این مشکل بزرگ درحال انجام است. بیماري هایی چون ام اس با پیچیدگی هاي خاص خود چالش بزرگی را بر سر راه محققان ایجاد کرده اند. تاریخچه ام اس در حدود یک قرن قبل نشان می دهد که این بیماري توسط پزشکان مختلف به شیوه هاي مختلفی تحت درمان بوده است. شاید مهمترین علت این درمان هاي متفاوت تفکر پزشکان درباره علت بروز بیماري بوده است. اما پس از گذشت مدت زمانی، در قرن بیستم با بررسی هاي انجام شده مشخص شد که ام اس یک بیماري خودایمنی بوده و بر این اساس بود که پس از آن تحقیقات انجام شده بر روي این بیماري مسیر جدیدي را در پیش گرفت. سیستم ایمنی بدن، با اجزاء و ساختارهاي متنوع از پیچیدگی خاصی برخوردار است. عملکرد این اجزاء در کنار هم و به هنگام رویارویی با وضعیتی خاص نیازمند
شکلmiRNA :3 ها در پاسخ هاي ایمنی اکتسابی. این شکل miRNA هاي مختلفی را که در پاسخ هاي ایمنی اکتسابی نقش دارند نشان می دهد. قسمت بالاي شکل miRNA هاي درگیر در توسعه و تمایز سلول هاي T را نشان می دهد و قسمت پایین شکل miRNA هاي درگیر در توسعه و تمایز سلول هاي B را نشان می دهد .[5]
تنظیم دقیق و توسعه بهنگام سیستم ایمنی است. با مطالعات صورت گرفته در این زمینه مشخص شده است که میکرو RNA ها در توسعه، تمایز و عملکرد سیستم ایمنی نقش دارند .[22 ,16] برخی از نقش هاي مهم میکرو RNA ها در سیستم ایمنی شامل: توسعه سیستم عصبی، حفاظت از سیستم عصبی، حفظ تحمل ایمنی، توسعه اجزاء مختلف سیستم ایمنی، فعال سازي سیستم ایمنی، تنظیم عملکرد سلول هاي ایمنی، تمایز سلول هاي سیستم ایمنی، تنظیم هموستازي سیستم ایمنی و تنظیم هدایت سیگنال دهی گیرنده هاي موجود در سیستم ایمنی است .
نقش میکرو RNA ها در ایمنی ذاتی
میکرو RNA ها نه فقط براي توسعه سیستم ایمنی ضروري هستند، بلکه همچنین براي عملکرد صحیح بازوهاي ذاتی و اکتسابی سیستم ایمنی حیاتی می باشند .[24 ,23] سلول هاي سیستم ایمنی ذاتی شامل گرانولوسیت ها، ماکروفاژ هاي مشتق شده از مونوسیت ها و سلول هاي دندریتیک می باشند [25]، که همه این سلول ها در پاتولوژي بیماري هاي خودایمنی به نحوي نقش دارند. میکرو RNA ها نه فقط توسعه سلول هاي ایمنی ذاتی را تنظیم می کنند بلکه پاسخ هاي ایمنی ذاتی را نیز به دقت تنظیم می کنند .[26 ,7] در بیماري ام اس نقش سلول هاي مختلف سیستم ایمنی ذاتی مورد بررسی و تایید قرار گرفته است. اما در این میان ماکروفاژها با عملکرد ویژه خود در ایجاد التهاب، از اهمیت خاصی برخوردار هستند .[27] اینطور بنظر می رسد که ماکروفاژها از طریق فعالسازي سلول هاي T که جزیی از سیستم ایمنی سلولی هستند، نقش خود را در بیماري ام اس ایفا می کنند .[28] علاوه براین ماکروفاژها سیتوکین هایی را ترشح می کنند که از جمله آن ها می توان به اینترفرون گاما اشاره کرد که درایجاد التهاب در پلاك هاي مغزي بیماران مبتلا به ام اس نقش ویژه اي دارد. در ارتباط با سلول هاي درگیر در ایمنی ذاتی بعنوان مثال 1miR-424 تمایز مونوسیت ها را افزایش می دهد یا 223 miR-به عنوان یک تنظیم کننده منفی تمایز گرانولوسیت ها عمل می کند .[29]
