Μελέτη των πολυμορφισμών των miRNA σε καρκίνους του γαστρεντερικού σωλήνα

Abstract

MicroRNAs (miRNAs) are small noncoding RNA molecules capable of regulating gene expression and at the level of transcription and translation. Recent studies have shown that miRNAs are involved in a variety of biologic processes, including cell cycle regulation, differentiation, development, metabolism,neuronal patterning, and aging. The human genome includes 200-250 genes that express miRNAs, roughly 1% of total genes, most of them with unknown function so far. Roughly 1.000 MiRNAs have been characterised so far, which control more than 30% of protein coding genes, rendering them one of the biggest groups of gene regulators. For more than a decade, scientists tried to prove the connection between cancer and MiRNAS, since MiRNAs are capable of promoting carcinogenesis or inhibiting tumour growth by down regulating oncogenes. Among the first clues for their involvement in cancers was the observation that miRNAs are frequently located in cancer-associated genomic regions, which include regions of amplification, loss of heterozygosity, fragile sites, and common breakpoint regions in or near oncogenes (OGs) or tumor suppressor genes (TSGs). More over in human cancer, increased frequency of genomic mutations are observed in regions that involve genes that express miRNAs. The patterns of MiRNAs expression is as well deregulated in malignancies. The levels of MiRNAs are expressed in a particular manner for each malignancy, thus providing a precise imprint, while external manipulation of their expreesion can recover normal phenotype. In the present study, we coorelated the relation between functional polymorphisms in certain miRNAs and their role in the development of gastric and colorectal cancers. The first aim of the study was to investigate whether three common miRNA polymorpphisms [miR-146a C>G (rs2910164), miR-149 T>C (rs2292832), and miR-196a2 T>C (rs11614913)] are associated with the susceptibility and prognosis of gastric cancer in the Greek population. Furthermore three more common polymorphisms (miR-196a2/rs11614913, miR-499/rs3746444 και miR-146a /rs2910164) were studied and their susceptibility in developing colorectal cancer in the Greek population. Regarding gastric cancer, the CC genotype of the rs2292832 and of the rs11614912 as well as the haplotypes CCC και GTC rs2910164 / rs2292832 / rs11614913 were found increased in the samples of the gastric cancer patients. In contrast the haplotypes CTT and CCT of the rs2910164 / rs2292832 / rs11614913 polymorphisms seem to play a protective role. When comparing the risk of developing colorectal cancer with the polymorphisms miR-196a2/rs11614913, miR-499/rs3746444 and miR-146a/rs2910164, the CC genotype as well as the C allele of the miR-146a,/rs2910164 were found to carry an increased risk. Most of the studies comparing MiRNAs with gastric and colorectal cancer were performed on Asian poulation, with very few on Caucasians. More over conflicting results of studies involving different population samples , reveal the effect of the genetic background and of lifestyle in the risk of developing cancer. Therefore in order to confirm these results in future studies concerning genetic correlations, in depth analysis of the gene to gene as well as the gene to enviroment relationship, must be performed.

Τα microRNAs είναι ολιγονουκλεοτίδια τα οποία δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες αλλά διαδραματίζουν ρυθμιστικό ρόλο στην έκφραση άλλων γονιδίων, τόσο στο επίπεδο της αντιγραφής όσο και της μετάφρασης. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα microRNAs συμμετέχουν στη ρύθμιση διαφόρων σημαντικών βιολογικών διεργασιών, όπως την ιστική διαφοροποίηση, την κυτταρική αύξηση και απόπτωση, την κυτταρική αναγέννηση και τον έλεγχο της κυτταρικής επιβίωσης. Υπολογίζεται ότι το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει περίπου 200-250 γονίδια για miRNAs, περίπου το 1% όλων των γονιδίων, τα περισσότερα εξ αυτών με άγνωστη μέχρι τώρα λειτουργία. Περίπου 1.000 miRNAs έχουν χαρακτηρισθεί, τα οποία ελέγχουν περισσότερο από το 30% των γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες, καθιστώντας τα μία από τις μεγαλύτερες οικογένειες γονιδιακών ρυθμιστών Για πάνω από μία δεκαετία πολλοί επιστήμονες επεσήμαναν τη συσχέτιση των miRNAs με τον καρκίνο, υποδεικνύοντας ότι μπορούν να δράσουν είτε ως επαγωγείς της καρκινογένεσης, είτε ως καταστολείς της ανάπτυξης όγκων ρυθμίζοντας αρνητικά την έκφραση ογκογονιδίων. Περαιτέρω συσχέτιση των miRNAs με τον καρκίνο έχει αποδοθεί λόγω του εντοπισμού των αλληλουχιών που μεταγράφονται σε miRNAs, σε γενωμικές περιοχές που εμπλέκονται στην καρκινογένεση. Περισσότερα από τα μισά miRNAs εντοπίζονται σε περιοχές που αποτελούν εύθραυστες χρωμοσωμικές θέσεις, περιέχουν αλληλουχίες ενίσχυσης και επιδεικνύουν απώλεια ετεροζυγωτίας σε θέσεις όπου εντοπίζονται ογκοκατασταλτικά γονίδια. Επιπλέον, στον καρκίνο του ανθρώπου, στις περιοχές που εντοπίζονται αλληλουχίες από τις οποίες προκύπτουν miRNAs, εντοπίζεται αυξημένη συχνότητα γενωμικών μεταλλαγών. Τα miRNAs επίσης παρουσιάζουν απορυθμισμένο πρότυπο έκφρασής στις κακοήθειες. Τα επίπεδα των miRNAs απορυθμίζονται με συγκεκριμένο τρόπο ανάλογα με τον τύπο του καρκίνου, παρέχοντας έτσι ένα εξειδικευμένο αποτύπωμα, ενώ φαίνεται ότι ο εξωγενής χειρισμός της έκφρασής τους μπορεί ένα μέρει να οδηγήσει στην ανάκτηση φυσιολογικού φαινοτύπου. Στην παρούσα διατριβή μελετήσαμε τους συσχετισμούς ανάμεσα στους λειτουργικούς πολυμορφισμούς σε συγκεκριμένα miRNAs και τον ρόλο τους στην ανάπτυξη καρκίνων όγκων του γαστρεντερικού συστήματος. Οι πολυμορφισμοί rs11614913, rs2292832 και rs2910164 στις αλληλουχίες των γονιδίων miR-196a2, mir149 και miR-146a αντίστοιχα και η πιθανότητα για εμφάνιση γαστρικού καρκίνου αποτελέσαν το πρώτο μέρος της διατριβής αυτής. Σε συνέχεια της μελέτης μας, ελέγξαμε τη σχέση τριών ακόμα πολυμορφισμών (miR-196a2/rs11614913, miR-499/rs3746444 και miR-146a /rs2910164) και την σχέση τους με την εμφάνιση ορθοκολικού καρκίνου στον Ελληνικό πληθυσμό. Όσον αφορά την ευαισθησία στην εμφάνιση γαστρικού καρκίνου, τα δεδομένα μας υποδηλώνουν ότι οι γονότυποι miR-149, rs2292832 CC και miR-196a2, rs11614913 CC καθώς και οι απλότυποι CCC και GTC rs2910164 / rs2292832 / rs11614913 σχετίζονται με υψηλότερο κίνδυνο εμφάνισης της νόσου, ενώ οι απλότυποι CTT και CCT των πολυμορφισμών rs2910164 / rs2292832 / rs11614913 φαίνεται να εμφανίζουν προστατευτική δράση έναντι στην ανάπτυξη γαστρικού καρκίνου. Τα αποτελέσματα σε σχέση με την συσχέτιση των πολυμορφισμών miR-196a2/rs11614913, miR-499/rs3746444 και miR-146a/rs2910164 και την εμφάνιση ορθοκολικού καρκίνου υποδεικνύουν ότι μόνο ο γονότυπος CC και το αλληλόμορφο C του miR-146a,/rs2910164 συνδέονται με αυξημένο κίνδυνο για την ανάπτυξη ορθοκολικού καρκίνου. Οι περισσότερες μελέτες που αφορούν τα δύο αυτά είδη καρκίνου έχουν διεξαχθεί στον Ασιατικό πληθυσμό. Λίγες είναι οι μελέτες στις οποίες το δείγμα του πληθυσμού που επιλέγεται είναι Καυκάσιοι. Παράλληλα, λόγο των πολλών αντικρουόμενων αποτελεσμάτων που παρατηρούνται μεταξύ διαφορετικών μελετών που αφορούν διαφορετικές εθνικότητες, αναδεικνύεται η επίδραση που έχει το γενετικό υπόβαθρο καθώς και ο τρόπος ζωής στην εμφάνιση καρκίνου. Έτσι για την επιβεβαίωση αυτών των αποτελεσμάτων απαιτείται στις μελλοντικές μελέτες που αφορούν γενετικούς συσχετισμούς να γίνεται μεγαλύτερη ανάλυση των συσχετισμών γονιδίου-γονιδίου καθώς και γονιδίου-περιβάλλοντος.