小分子核糖核酸作为潜在的生物标记物,在年龄相关性黄斑变性治疗靶点

1。介绍

年龄相关性黄斑变性(AMD)的主要原因是视网膜中央失明和影响全球约2亿老年人,这一数字预计将增加在未来几年,鉴于全球人口老龄化(1,2)。AMD表现为黑点在中央视野和无法区分细节(3)。目前,AMD的诊断是由临床症状,眼底摄影、光学相干断层扫描(OCT)和眼底荧光素血管造影(4)。多种风险因素,如遗传学、老化、吸烟、曝光,和营养不良扮演重大角色在AMD的病理生理学(3- - - - - -8)。AMD的原因尚不清楚,但一些理论被提出和炎症,氧化应激,血管生成似乎扮演了一个重要的角色在其发病机理和发展(9)。

疾病的发病通常无症状,可能是意外的发现扩张眼底黄斑色素变化(10,11)。临床有两种形式的AMD,干AMD (dAMD)和湿性AMD (wAMD)。AMD干燥形式的疾病的早期阶段,占据80 - 90%的病例(12)。dAMD与黄色存款叫做黄斑视网膜色素上皮(RPE)之间的空间和布鲁赫´s膜,此外RPE色素分布的改变(3,11)。在晚期dAMD地理RPE的萎缩(GA) (图1一个),光感受器变性(11,12)。目前还没有批准或有效治疗预防发病或进展的遗传算法(13,14)。先进的AMD的另一个变体是wAMD,负责90%的中央视力丧失严重。脉络膜新生血管(CNV) wAMD是一个关键的特性。CNV的标志(图1 b)是新异常血管的发展脉络,在sub-RPE或视网膜下空间。新船构成脉络膜新生血管性膜,这可能导致视网膜出血和渗出物和深刻的视力丧失(15)。血管内皮生长因子(VEGF)的抑制剂用于治疗CNV但有限的成功(15- - - - - -18)。治疗的成功很大程度上取决于早期诊断与后续dAMD常规眼科检查,,此外,促进早期诊断的转换wAMD和及时的治疗。

1.1。小分子核糖核酸

小分子核糖核酸(microrna)小(在18到22岁的核苷酸),单链,非编码rna转录(负调节基因的表达19,20.)。这些是不同物种中发现,影响广泛的细胞和发育过程(21)。他们可以从组织和体液隔离如血清、唾液、尿液和非常稳定(22)。一个microrna的可能调节多种基因的表达和整个通路通过绑定保存3´未翻译区(3’utr)的信使rna (mRNA) (21)。

超过2500个microrna在人类被描述。数以百计的人表示在视网膜上,他们所需的精细调节基因的表达视觉函数(23)。不同的因素可以改变microrna的表达或活动在视网膜上,影响细胞过程参与AMD的发病机理(19,20.,24)。

各种研究显示面板的microrna特异表达,在AMD科目或AMD实验模型。这样的microrna被认为是潜在的生物标记物,诊断工具,或有吸引力的目标控制和治疗这种疾病。因此,放松管制的microrna的表达可能与增加患AMD的风险(25- - - - - -31日)。

microrna特异表达有潜在的治疗通过使用microrna的模仿或anti-miRNAs调节细胞功能的视网膜在AMD (32- - - - - -34)。

本文将简要描述知识的当前状态的影响最重要的microrna AMD的发病机理和治疗,强调需要更多的临床研究完全理解其重要性在眼科实践和关注microrna在AMD生物标志物和潜在的治疗靶点。

2。microrna在AMD

AMD的确切病因尚不清楚。提出了不同的机制和途径可能参与该病的发病机制。因此,分子参与这些途径是有吸引力的目标,AMD的控制和治疗(24,32)。不同的研究已经证实的异常表达microrna在动物和人类的AMD。microrna的表达特异表达改变有关氧化应激,炎症和血管生成过程在AMD的发病机制(图2)(23,35)。临床研究已开展阐明microrna特定于任何类型的AMD患者相比,在不同的标本来确定控制和高敏感性和特异性的生物标记物的早期AMD (35)。

几项研究已经提出了检测特异表达microrna在糖尿病视网膜病变的早期诊断和阿尔茨海默病(35- - - - - -37)。希望microrna的分析也将提供新的见解AMD的病理生理学和生物标志物可能更准确的诊断和预后的AMD的进程。

许多microrna在AMD已确定特异表达。下面总结的工作概要microrna的AMD患者的失调和著名的microrna AMD参与最重要的分子机制来识别可能的miRNA-based生物标记。

2.1。microrna的AMD患者

dAMD通常是无症状地。dAMD可以进步wAMD形式,导致不可逆的中央视力的变化。眼科检查不能总是检测视网膜损伤。

分子研究可能找到一种方法来诊断早期AMD和测量视网膜损伤。第一批的几个AMD患者的临床研究microrna的概要分析是由Ertekin et al ., 2014年,专注于wAMD的表达谱。在这个研究中,microrna在等离子体从一群33 wAMD患者和健康对照组31日(HC)进行评估使用逆转录聚合酶链反应(rt - pcr)和评估潜在的这些microrna为AMD诊断生物标记。患者组中,11个microrna显著下调(miR-21 miR-25-3p, mir - 140, mir - 146 b - 5 - p, mir - 192, mir - 335, mir - 342, mir - 374 a, mir - 410, mir - 574 - 3 - p,和mir - 660 - 5 - p), 10个microrna是特定于wAMD群(miR-26b-5p、miR-27b-3p miR-29a-3p, mir - 139 - 3 - p, mir - 212 - 3 - p, mir - 324 - 3 - p, mir - 324 - 5 - p, mir - 532 - 3 - p, mir - 744 - 5 - p, let-7c)。五个microrna针对VEGFA特异表达基因调节(miR-20b-5p miR-24-3p, mir - 106 a - 5 - p, miR-17-5p)和mir - 335 - 5 - p表达下调(25)。

下一代测序研究循环microrna在等离子体识别203 microrna wAMD患者特异表达,但只有三个(mir - 301 - A - 3 - p, mir - 361,和mir - 424)均明显下调wAMD病人而HC。这三种microrna调节通路参与血管生成,反应压力和损伤,调节转化生长因子(26)。

microrna特异表达的一大群150 wAMD和150 dAMD患者也被分析(34)。两组显示更高的let-7表达式,mir - 301 - 5 - p, mir - 424 - 5 - p, mir - 438, mir - 661, mir - 889, mir - 3121相比,血清mir - 4258到200 HC。mir - 661的表达和mir - 3121更大比wAMD dAMD,虽然mir - 4258, mir - 889, let-7在wAMD大于dAMD。dAMD之间没有发现显著差异水平和wAMD mir - 301 - 5 - p, mir - 424 - 5 - p,或mir - 438 (34)。此外,他们发现了一个积极的表达之间的相关性在wAMD Let-7病人和VEGF蛋白和mRNA的表达水平。

到目前为止,只有一项研究用玻璃体概要microrna在少数患者wAMD(13例)和对照组(13人)使用微阵列。结果显示增加的水平mir - 146 - 5 - p和mir - 548 a,但减少mir - 106 b, mir - 152和mir - 205。有趣的是,他们异形mir - 106 b的水平,mir - 146 a,在等离子体和mir - 152,这些资料反映了发现玻璃体。这些结果表明,某些特定于wAMD microrna并可能允许wAMD监测疾病进展。此外,一项研究使用玻璃体和接受者操作特征曲线分析表明,曲线下的面积mir - 146 - a / mir - 106 b高,为0.97,表明其可能区分wAMD和控制(27)。

在一项研究中,血样干和湿性AMD患者使用。在两组患者中,表达miR-27a-3p, miR-29b-3p, mir - 195 - 5 - p明显增加。自miR-27a-3p湿性AMD组显著升高,这可能是一个指标的脉络膜新生血管的形成。尽管microrna的表达的变化被发现血液样本,这可能不是反映本地过程中AMD (28)。

波格等人使用microrna的阵列分析17 AMD在黄斑区视网膜组织样本和10控制视网膜组织样本,发现炎症microrna的表达如mir - 125 b, mir - 146 a, mir - 155 AMD和控制组织之间的不同(29日)。这些microrna主要与neuro-inflammatory和/或相关的神经退行性流程(30.)。

最近,Litwińska等人分析了概要的microrna外周血单核细胞(PBMCs)从175年dAMD孤立,179 wAMD和121 HC科目。他们表明,PBMCs wAMD病人,miR-23a-3p的表达,miR-30b, mir - 191 - 5 - p,和mir - 223 - 3 - p是调节而HC。miR-23a-3p dAMD病人,mir - 126 - 3 - p, mir - 126 - 5 - p, mir - 146表达调节和miR-16-5p miR-17-3p, miR-17-5p表达式表达下调与控制。在AMD的亚型,六microrna在PBMCs差异表达:两人调节wAMD患者(miR-30b, mir - 191 - 5 - p),和四个调节dAMD患者(mir - 126 - 3 - p, mir - 126 - 5 - p, mir - 150 - 5 - p, mir - 155 - 5 - p)。视力和microrna的表达之间的相关性。表达mir - 126 - 3 - p, mir - 126 - 5 - p,和mir - 155 - 5 - p呈正相关,视力,而mir - 191 - 5 - p的表达是负相关的。这种相关性在对照组(缺席31日)。

血浆样本175例与wAMD dAMD和179年相比121 HC科目使用rt - pcr。miR-16-5p的表达,miR-17-3p、miR-17-5p miR-23a-3p, mir - 126 - 5 - p, mir - 146 a,和mir - 223 - 3 - p是调节,虽然miR-21-3p, mir - 155 - 5 - p, mir - 191 - 5 - p被减少在AMD组与控制。此外,wAMD患者明显高于miR-16-5p, miR-30b, mir - 191 - 5 - p, miR-23a-3p表达式,并显著低于dAMD病人。视力之间的负相关报告和AMD患者的血浆miR-23a-3p但不是在对照组。这些microrna的表达水平呈正相关,angiogenesis-regulating AMD患者的因素而不是控制(38)。

表1提供了一个简易的microrna最常发现在上述研究。

大量的特异表达microrna是常见的分离研究。这可能是由于每个研究的局限性,如队列大小、患者的选择标准,类型的标本分析,用于识别microrna分子方法,和其他因素。这些变量很难确定一个独特的microrna或识别一小群潜在生物标志物的AMD。然而,由于miR-27a, mir - 146 a, miR-23a, miR-34a, mir - 126,和mir - 155是最常发现microrna在这些研究中,有人建议他们潜在的生物标记物在AMD。然而,它仍然需要确定miRNA-based检测的敏感性和特异性的检测和预后AMD。值得一提的是,这些研究仅为我们提供的见解关于整体microrna的AMD患者的变化。

2.2。microrna和炎症

AMD患者的免疫反应引起的失控点RPE下沉积的形成,它包含补充和其他炎症组件(1)。RPE中断/布鲁赫´s膜完整性激活补体系统和慢性炎症特征AMD (1- - - - - -3)。突变和多态性基因编码的补体旁路监管机构、H (CFH)等因素,与AMD (39,40)。人们已经发现,CFH是由几个microrna的表达,其中miR-9, mir - 125, mir - 146 a, mir - 155已经被研究最多。改变upregulation microrna的持续抑制CFH活动,促进特征AMD的慢性炎症。这已经被几个临床研究显示microrna的表达谱比较在整个视网膜AMD患者和健康对照组(样本41,42)。

功能,miR-9 RPE功能中扮演着重要的角色。它是由活性氧,视黄酸,和促炎细胞因子,如肿瘤坏死因子-α和interleukin-1 (il - 1),这是在视网膜病理条件下大量表达(43)。不同研究进行ARPE-19细胞、单核细胞和中性粒细胞或小胶质细胞表达的增加miR-9当暴露于衍生品的视黄酸或脂多糖,然后将这种微rna的先天免疫反应(43- - - - - -46)。

各种研究已经涉及mir - 155在RPE细胞保存和调制响应的炎症刺激,以及监管的适应性免疫反应和免疫细胞生长(47,48)。目标识别中il - 6和IL-1βmir - 155。葡萄膜炎患者的临床研究,发现mir - 155的表达却降低了血液单核细胞和树突细胞相比,健康的患者(49)。然而,随着mir - 155细胞特定类型的方式调节多个目标,行动的机制尚不清楚。

mir - 146 a调节先天免疫反应,炎症,和小胶质激活状态,尽管目前尚不清楚是否mir - 146 a的感应是保护或损害细胞。它是调节活性氧,促炎细胞因子和淀粉样蛋白肽。

主要目标识别中mir - 146 a是CFH和il - 6,和所有参与炎症免疫反应。dAMD患者或wAMD, mir - 146 - a是调节,CFH和损失的差别导致了对这些压迫的炎症反应,促进AMD的发病机理(41)。il - 6,它充当一个相关联的促炎细胞因子的发展向wAMD dAMD,表达下调,mir - 146 a (27)和患者wAMD mir - 146 upregulation与il - 6负相关。这种影响不是dAMD患者观察到的27,50)。不同研究之间结果可能反映不同临床研究之间的入选标准,此外,mir - 146的基因调控机制不完全清楚在AMD。

2.3。microrna在氧化应激

氧化应激与AMD的发病机制。视网膜具有较高的氧代谢,持续暴露在光,和高浓度的多不饱和脂肪酸,所以经常暴露于氧化损伤所产生的活性氧(51)。多项研究表明,microrna的监管参与cytoprotection针对氧化应激(52)。miR-23和mir - 184最常涉及的基因调控和调制RPE细胞生存为了应对氧化损伤(52- - - - - -54)。

miR-23a被发现在人类RPE细胞表达下调从AMD患者。在正常情况下,它已被观察到,miR-23 RPE细胞具有保护作用的氧化应激(52)。从捐赠者的眼睛黄斑RPE细胞的AMD患者的不同浓度下培养H₂O₂miR-23a表达的调节,减少细胞死亡在低浓度的H₂O_2,但它的保护作用就废除了氧化应激时显著增加,及其表达下调(52)。miR-23a绑定网站已被确定在3´utr miR-23a Fas基因展示能力的调节Fas表达ARPE-19细胞。这些结果是一致的Fas和FasL的表达增加感光膜层和RPE的新生血管性从AMD患者(55)。因此,mir-23a被建议作为一个潜在的治疗目标在AMD (55,56)。

RPE细胞执行各种功能,维持视网膜内稳态,包括处理感光细胞外段和留住可回收的材料(52,54)。因此,干扰RPE函数由于特异表达的microrna的表达,比如mir - 184,可能导致AMD的病理生理学。

研究对RPE细胞培养从AMD患者建议mir - 184的潜在作用吞噬作用的调节。mir - 184的表达下调表达与ezrin水平的增加,蛋白质重要的肌动蛋白组装和监管phagolysosomal融合(57),并显著减少lysosomal-associated膜蛋白1 (LAMP-1)。RPE细胞,需要这两个蛋白质之间的相互作用,形成吞噬液泡和至关重要的吞噬消化外部的光感受器(58)。因此,外段unrecycled感光细胞积累RPE和布鲁赫膜之间,支持点的形成和促进AMD的病理生理学。

2.4。microrna在血管生成

病理性血管生成的脉络是wAMD的一部分。新血管形成的脉络可以通过炎症和凋亡诱导RPE细胞。这两个在体外和在活的有机体内研究表明,许多microrna与血管生成和CNV wAMD机制(59,60)。发现许多microrna称为“angiomirs”如miR-17-5p miR-21, mir - 93, mir - 126, mir - 130 a, mir - 132, mir - 221, mir - 296, mir - 378,其中,参与眼部血管生成过程和大多数的microrna目标基因与血管生成相关如VEGF或胰岛素样生长因子2 (IGF-2) (61年)。

最近wAMD患者的临床研究表明,特异表达一些microrna的表达与血管生成相关的监管等因素显著血管生成素和血管内皮抑制素。miR-17-5p调节在AMD患者的血浆和与这些因素呈正相关,而调节mIR-23a-3p, mir - 146 a, mir - 223 - 3 - p呈负相关(38)。

中研究最多的microrna miR-21是等离子体中表达下调wAMD患者相比,控制(25)。在老鼠身上,miR-21减少激光CNV的过度表达,表明新血管形成抑制函数(62年)。

mir - 93预计目标3’utr VEGF-A和涉及血管生成与有争议的角色。一些研究报道,mir - 93促进血管生成和肿瘤生长,而其他人使用在活的有机体内和在体外模型已经发现,它通过抑制新血管形成和血管生成(63年,64年)。

mir - 126是内皮细胞大量表达。在在体外已经发现差别化验,对这些不同抑制内皮细胞过程,如细胞迁移和细胞存活率(65年)。支持这些结果,mir - 126小鼠是致命的,表明这个microrna的至关重要的作用在发展血管生成(32)。

这些microrna与血管生成相关的过程。然而,更为系统的研究需要充分阐明这一过程的分子机制是由microrna。因为这些microrna可能有多个目标mrna在血管生成途径,他们为wAMD作为可能的治疗方案。

3所示。microrna作为潜在的治疗靶点

许多研究已经表明,一些microrna参与血管生成和炎症,表明他们可能导致AMD发病机理和可能的治疗靶点AMD (30.)。Romano等人建议miR-9、miR-23a miR-27a, miR-34a, mir - 146 a,这是调节在AMD, mir - 155,表达下调,应该调查潜在的治疗靶点。MiR-27a, mir - 146 a和mir - 155据报道与肿瘤坏死因子等炎性通路相关,核factor-kappaB,缺氧诱导因子信号(66年)。

AMD的研究主要旨在寻找有效的治疗方法,以抵消wAMD dAMD的恶化。而intravitreal注射抗vegf药物目前用于wAMD,他们在一些病人引起有限的反应。有人建议,每月intravitreal注入导致的应用积累在大多数病人的药物,而这种影响视力,导致一个严重的经济负担的病人和卫生系统。因此,需要更好的治疗AMD更持久的影响。这一目标可以通过基因治疗(23)。雷伯氏先天性黑内障等视网膜营养不良,基因疗法已被证明是安全有效的,因此其应用用于治疗其他疾病导致失明,AMD等被认为是(67年,68年)。包含遗传基因疗法使用病毒载体的产品转移到目标细胞,使用他们的生物能力进入细胞和存款的遗传物质。鉴于microrna致病过程中调节基因的表达与AMD和一个microrna的可以调节几个途径,这些小分子是有趣的目标基因疗法治疗AMD。正如上面所讨论的,在一些microrna的表达失调影响其目标mrna的行为,因此,AMD-associated临床表现的发展。通过提供特定的内生microrna在适量,视网膜病变可能逆转。这是可能的设计包含编码序列的病毒载体的microrna的选择的指导下组织发起人。单个病毒载体可以港多个microrna能调节多个通路或可能降低或抑制翻译一个信使rna (23)。miRNA-based疗法涉及调制致病通路通过拮抗剂和模拟,分别所谓antagomiRs和agomiRs (59)。AntagomiRs具体有效的化学合成寡核苷酸,内生microrna的沉默。AgomiRs合成microrna函数相应的自然microrna (69年)。中描述的一个例子是CNV小鼠模型使用短发卡rna(成分)针对VEGF (23)。shrna人工小RNA分子模仿pri -或pre-miRNAs。在细胞内释放和表达,他们处理和功能类似于内生microrna。在小鼠病毒载体编码shrna, CNV可以减少(23)。同样,未来可以评估几种有前景的microrna治疗湿和干AMD。例如,过度miR-21 miR-31, mir - 150或沉默miR-23/27是潜在的治疗方法在wAMD CNV (60,62年,70年)。然而,这些microrna的疗效和安全性配置文件需要严格使用动物模型进行了测试。

相反,在相同的激光CNV小鼠模型,intravitreal注射mir - 142 - 3 - p抑制剂减少血管密度和46%的小胶质细胞面积减少30%。mir - 142 - 3 - p能力的抑制新血管形成和炎症治疗目标表明,它可能是一个候选人在AMD (71年)。

microrna的过度监管也可以通过引入microrna的海绵(72年)。这些非编码RNA分子竞争隔离microrna的内源性目标。海绵可以设计为双目标发夹microrna同时抑制两个或两个以上的microrna,使他们的理想目的是劫持多个不同的microrna(时73年,74年)。

miRNA-based疗法似乎承诺目标,但需要考虑以下限制在他们的评估:AMD)是一种多因素疾病,其复杂的识别一个microrna的治疗目标,b)针对个体microrna能产生各种基因的表达和c)的变化可能的副作用microrna的治疗应该评估(69年)。

因此,miRNA-based治疗必须解决三个主要问题:识别目标microrna的交付方法,特异性(65年,69年)。

一些miRNA-based治疗经历了早期的测试,但没有通过I / II期临床试验,因此还需要更多的研究和临床评估在临床实践中实施前(65年)。

4所示。结论

不同的遗传和环境目标研究了AMD的风险因素和潜在的生物标记物。然而,在体外发现有限在临床实践中的应用。microrna曾被观察到在各种特异表达AMD发病机制的关键过程。与病例对照研究概要microrna的表达比较允许检测microrna特异表达之间的联系和AMD,但并不意味着因果关系。由于他们的参与中央AMD的过程,microrna被认为是理想的治疗治疗和候选诊断。然而,它一直挑战来识别一个或一个小组,特别是因为个人研究的入选标准不同,样品类型和大小,microrna识别方法。

很少有研究试图确定的具体面板中差异表达的microrna AMD患者。单个研究异形microrna在玻璃体,但小样本大小,因为样本的玻璃体病变的眼睛或患者难以获得,和血清样本检测microrna只有生成初步的,有差异的结果。因此,进一步研究在这方面需要帮助确定循环microRNA标志物AMD的两种形式。

不幸的是,许多microrna调查使用动物模型,模拟AMD不镜子microrna在AMD患者不同的监管,所以他们在疾病中的作用仍然是未知的。

进一步的研究是必要的理解对AMD发病机理的影响,制定可行的方法应用在临床实践中,和发展未来的疗法。虽然10月和荧光素血管造影是有用的诊断和监测进展的AMD,任何小说,微创,高度敏感的测试将有助于评估是否microrna的失调是AMD的临床症状出现之前检测到。所以,估计microrna的意义是很重要的工具来监控进展和预测的AMD。

最后,microrna可能有重要的诊断或治疗应用。允许在这个领域取得了重大进展,可再生的microrna的概要文件必须建立在临床实践完全理解它们的重要性。

作者的贡献

作者的贡献同样这项工作。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

这项工作得到了眼科研究所“Conde de Valenciana基金会”和生物化学系,墨西哥国立自治大学的医学院。SG-L收到CONACyT奖学金(388142)在他的博士研究项目Doctorado en Ciencias书,Odontologicas y de la祝您健康(Ciencias》),自治。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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