Mus musculus is the most commonly used animal model in microRNA research; however, little is known about the endogenous miRNome of the animals used in the miRNA-targeting preclinical studies with the human xenografts. In the presented study, we evaluated the NOD/SCID gamma mouse model for the preclinical study of systemic miR-215-5p substitution with a semitelechelic poly[N-(2-hydroxypropyl)-methacrylamide]-based carrier conjugated with miR-215-5p-mimic via a reductively degradable disulfide bond. Murine mmu-miR-215-5p and human hsa-miR-215-5p have a high homology of mature sequences with only one nucleotide substitution. Due to the high homology of hsa-miR-215-5p and mmu-hsa-miR-215-5p, a similar expression in human and NOD/SCID gamma mice was expected. Expression of mmu-miR-215 in murine organs did not indicate tissue-specific expression and was highly expressed in all examined tissues. All animals included in the study showed a significantly higher concentration of miR-215-5p in the blood plasma compared to human blood plasma, where miR-215-5p is on the verge of a reliable detection limit. However, circulating mmu-miR-215-5p did not enter the human xenograft tumors generated with colorectal cancer cell lines since the levels of miR-215-5p in control tumors remained notably lower compared to those originally transfected with miR-215-5p. Finally, the systemic administration of polymer-miR-215-5p-mimic conjugate to the tail vein did not increase miR-215-5p in NOD/SCID gamma mouse blood plasma, organs, and subcutaneous tumors. It was impossible to distinguish hsa-miR-215-5p and mmu-miR-215-5p in the murine blood and organs due to the high expression of endogenous mmu-miR-215-5p. In conclusion, the examination of endogenous tissue and circulating miRNome of an experimental animal model of choice might be necessary for future miRNA studies focused on the systemic delivery of miRNA-based drugs conducted in the animal models.
- MeSH
- lidé MeSH
- mikro RNA aplikace a dávkování genetika terapeutické užití MeSH
- modely nemocí na zvířatech MeSH
- myši inbrední NOD MeSH
- myši SCID MeSH
- myši MeSH
- nosiče léků MeSH
- stanovení celkové genové exprese MeSH
- technika přenosu genů * MeSH
- xenogenní modely - testy protinádorové aktivity MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- myši MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Amyloidóza lehkých řetězců imunoglobulinů (AL amyloidosis – ALA) je monoklonální gamapatie charakteristická přítomností aberantních plazmatických buněk produkujících amyloidogenní lehké řetězce imunoglobulinů. To vede k tvorbě amyloidních fibril v cílových orgánech a tkáních, především v srdci a ledvinách, což způsobuje jejich dysfunkci. Jelikož tvorba amyloidních depozit je nezvratný proces, je kladeno velké úsilí k nalezení biomarkeru, který by odlišil ALA od ostatních monoklonálních gamapatií v časném stadiu onemocnění, kdy amyloidní depozita ještě nemají fatální následky. Vysoce výkonné technologie přinášejí nové možnosti v rámci moderního výzkumu nádorů, jelikož umožňují studovat nemoc v rámci jeho komplexnosti. Moderní metody, jako jsou sekvenování nové generace, genové expresní profilování a profilování cirkulujících mikroRNA u aberantních buněk ALA pacientů a příbuzných onemocnění patří mezi nové přístupy využívané ke studiu aberantních plazmatických buněk amyloidózy lehkých řetězců a jiných příbuzných onemocnění. Zatímco obecně známé mutace u pacientů s mnohočetným myelomem (KRAS, NRAS, MYC, TP53) nebyly u ALA pacientů nalezeny, počet mutovaných genů u jednotlivých diagnóz není rozdílný. Transkriptom ALA pacientů se jeví být podobnější pacientům s monoklonální gamapatií nejasného významu, a zároveň exprese cirkulujících mikroRNA, pro které je známá korelace s poškozením srdce je zvýšená právě u ALA pacientů, u nichž je poškození srdce typickým projevem.
Immunoglobulin light chain amyloidosis (AL amyloidosis – ALA) is a monoclonal gammopathy characterized by presence of aberrant plasma cells producing amyloidogenic immunoglobulin light chains. This leads to formation of amyloid fibrils in various organs and tissues, mainly in heart and kidney, and causes their dysfunction. As amyloid depositing in target organs is irreversible, there is a big effort to identify biomarker that could help to distinguish ALA from other monoclonal gammopathies in the early stages of disease, when amyloid deposits are not fatal yet. High throughput technologies bring new opportunities to modern cancer research as they enable to study disease within its complexity. Sophisticated methods such as next generation sequencing, gene expression profiling and circulating microRNA profiling are new approaches to study aberrant plasma cells from patients with light chain amyloidosis and related diseases. While generally known mutation in multiple myeloma patients (KRAS, NRAS, MYC, TP53) were not found in ALA, number of mutated genes is comparable. Transcriptome of ALA patients proves to be more similar to monoclonal gammopathy of undetermined significance patients, moreover level of circulating microRNA, that are known to correlate with heart damage, is increased in ALA patients, where heart damage in ALA typical symptom.
- MeSH
- amyloidóza * diagnóza krev patologie MeSH
- genom genetika MeSH
- interpretace statistických dat MeSH
- lidé MeSH
- mikro RNA analýza fyziologie MeSH
- paraproteinemie klasifikace patologie MeSH
- plazmatické buňky * fyziologie MeSH
- průtoková cytometrie MeSH
- transkriptom fyziologie genetika MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
Východiska: Za poslední desetiletí přibyly stovky studií, jež souhlasně prokázaly, že krátké nekódující RNA jsou slibnými diagnostickými, prognostickými a prediktivními biomarkery nádorových onemocnění. Významnou podskupinu těchto molekul představují RNA interagující s PIWI proteiny, označované jako piRNA. Tyto krátké RNA se podílejí na regulaci genové exprese na transkripční nebo post-transkripční úrovni, jejich hlavní úlohou je však epigenetické umlčování transpozibilních elementů LINE a SINE, čímž významně přispívají k udržení genomové stability. Dále se účastní důležitých buněčných procesů, jakými jsou gametogeneze, segregace chromozomů či sebeobnova kmenových buněk. Přestože byly piRNA poprvé detekovány v zárodečných buňkách, bylo zjištěno, že se vyskytují ve vysokých hladinách také v jiných lidských tkáních, přičemž jejich exprese vykazuje tkáňovou specificitu. První studie rovněž prokázaly změněný expresní profil piRNA u pacientů s nádorovými onemocněními. Funkce těchto molekul v procesu kancerogeneze však zatím zůstávají neobjasněné. Do popředí zájmu se v poslední době též dostávají volné cirkulující piRNA v tělních tekutinách, které nabízejí široké využití pro včasný záchyt nádorových onemocnění, predikci léčebné odpovědi či stanovení prognózy pacientů. Cíl: Tento přehledový článek jako první v českém jazyce shrnuje dosavadní poznatky o biogenezi piRNA, o jejich strategii při umlčování transpozibilních elementů a dalších genů. Poskytuje rovněž ucelený přehled o piRNA s deregulovanou expresí u lidských nádorových onemocnění a klade důraz na jejich potenciální diagnostické a terapeutické využití.
Background: In the past few years, a number of studies have suggested that small non-coding RNAs could be promising diagnostic, prognostic and predictive biomarkers in oncology. Recently, small RNAs interacting with PIWI proteins (piRNAs) have been described. These small RNAs regulate gene expression at transcriptional and post-transcriptional levels; however, they appear to be specifically involved in silencing the transposable elements LINE and SINE and are thus considered to contribute to genomic stability. Furthermore, piRNAs participate also in other important biological processes, such as gametogenesis, chromosome segregation, and stem cell self-renewal. Although their expression was first noted in germ line cells, they are now known to be present in all tissue types and their expression is highly tissue-specific. In addition, piRNA expression is dysregulated in tumor tissues. Nevertheless, the exact function of these molecules in cancerogenesis is not known. Recently, free circulating piRNAs were reported to be stably present in body fluids, suggesting that they could serve as promising noninvasive biomarkers to enable early diagnosis, therapy response prediction, and accurate prognosis prediction of cancer patients. Aim: The aim of this review is to summarize current knowledge about piRNA biogenesis and their functions in the regulation of gene expression and transposons silencing. In addition, the review focuses on piRNAs that show dysregulated expression in different types of cancers and that could serve as potential diagnostic biomarkers and/or therapeutic targets.
- Klíčová slova
- umlčování transpozonů,
- MeSH
- biogeneze organel MeSH
- karcinogeneze MeSH
- lidé MeSH
- malá interferující RNA * MeSH
- nádorové biomarkery genetika MeSH
- nádory * diagnóza genetika MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Early detection of colorectal cancer is the main prerequisite for successful treatment and reduction of mortality. Circulating microRNAs were previously identified as promising diagnostic, prognostic and predictive biomarkers. The purpose of this study was to identify serum microRNAs enabling early diagnosis and prognosis prediction of colon cancer. In total, serum samples from 427 colon cancer patients and 276 healthy donors were included in three-phase biomarker study. Large-scale microRNA expression profiling was performed using Illumina small RNA sequencing. Diagnostic and prognostic potential of identified microRNAs was validated on independent training and validation sets of samples using RT-qPCR. Fifty-four microRNAs were found to be significantly deregulated in serum of colon cancer patients compared to healthy donors (P < 0.01). A diagnostic four-microRNA signature consisting of miR-23a-3p, miR-27a-3p, miR-142-5p and miR-376c-3p was established (AUC = 0.917), distinguishing colon cancer patients from healthy donors with sensitivity of 89% and specificity of 81% (AUC = 0.922). This panel of microRNAs exhibited high diagnostic performance also when analyzed separately in colon cancer patients in early stages of the disease (T1-4N0M0; AUC = 0.877). Further, a prognostic panel based on the expression of miR-23a-3p and miR-376c-3p independent of TNM stage was established (HR 2.30; 95% CI 1.44-3.66; P < 0.0004). In summary, highly sensitive signatures of circulating microRNAs enabling non-invasive early detection and prognosis prediction of colon cancer were identified.
- MeSH
- časná detekce nádoru MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mikro RNA krev MeSH
- nádorové biomarkery krev MeSH
- nádory tračníku krev genetika patologie MeSH
- prognóza MeSH
- regulace genové exprese u nádorů MeSH
- senioři MeSH
- staging nádorů MeSH
- Check Tag
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
