--

15 (1) 2020

Microrna tuần hoàn – Dấu chứng sinh học tiềm năng cho chẩn đoán sớm bệnh thoái hóa khớp


Tác giả - Nơi làm việc:
Hồ Thị Bích Phượng - Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Lê Thị Trúc Linh - Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Lê Huyền Ái Thuý - Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh , Việt Nam
Tác giả liên hệ, Email: Hồ Thị Bích Phượng - bichphuong.hth90@gmail.com

Tóm tắt
Thoái hóa khớp (THK) là dạng viêm khớp phổ biến nhất và là một trong những nguyên nhân chính gây ra các cơn đau ở khớp, làm giảm khả năng vận động và có thể dẫn đến tàn phế ở người. Chẩn đoán sớm THK là yếu tố quan trọng giúp cho việc điều trị bệnh hiệu quả. Tuy nhiên, các phương pháp chẩn đoán hiện nay không đủ nhạy để phát hiện các thay đổi trong giai đoạn sớm của bệnh. Vì vậy, việc tìm ra các dấu chứng sinh học (biomarker) có thể giúp phát hiện THK ở giai đoạn đầu cũng như theo dõi tiến triển của bệnh là rất cần thiết. Các nghiên cứu hiện nay đang chú ý đến phân tử microRNA (miRNA) tuần hoàn (circulating miRNA) nhờ các ưu điểm: không bị phân hủy bởi RNase, chịu được điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ cao, pH rất thấp hoặc rất cao), lưu trữ trong thời gian dài, chịu được việc đông lạnh-rã đông nhiều lần và lấy mẫu không cần phương pháp xâm lấn. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy tiềm năng sử dụng miRNA tuần hoàn trong chẩn đoán sớm THK trong lâm sàng. Từ đó, chúng tôi tiến hành tổng hợp các dữ liệu nghiên cứu về miRNA tuần hoàn trong THK, làm cơ sở lý thuyết cho các nghiên cứu thực nghiệm sau này ở Việt Nam.

Từ khóa
chẩn đoán sớm; dấu chứng sinh học; microRNA tuần hoàn; thoái hóa khớp

Toàn văn:
PDF

Tài liệu tham khảo

Akhtar, N., Rasheed, Z., Ramamurthy, S., Anbazhagan, A. N., Voss, F. R., & Haqqi, T. M. (2010). MicroRNA‐27b regulates the expression of matrix metalloproteinase 13 in human osteoarthritis chondrocytes. Arthritis & Rheumatism, 62(5), 1361-1371. doi:10.1002/art.27329


Ambros, V. R. (2004). The functions of animal microRNAs. Nature, 431(7006), 350-355. doi:10.1038/nature02871


Bartel, D. P. (2004). MicroRNAs: Genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell, 116(2), 281-297. doi:10.1016/S0092-8674(04)00045-5


Beyer, C., Zampetaki, A., Lin, N.-Y., Kleyer, A., Perricone, C., Iagnocco, A., . . . Kiechl, S. (2015). Signature of circulating microRNAs in osteoarthritis. Annals of the Rheumatic Diseases, 74(3), 1-7. doi:10.1136/annrheumdis-2013-204698


Bossé, G. D., & Simard, M. J. (2010). A new twist in the microRNA pathway: Not dicer but argonaute is required for a microRNA production. Cell Research, 20(7), 735-737. doi:10.1038/cr.2010.83


Brennecke, J., Stark, A., Russell, R. B., & Cohen, S. M. (2005). Principles of MicroRNA-Target recognition. PLoS Biology, 3(3), 404-418. doi:10.1371/journal.pbio.0030085


Chalfie, M., Horvitz, H. B., & Sulston, J. E. (1981). Mutations that lead to reiterations in the cell lineages of C. elegans. Cell, 24(1), 59-69. doi:10.1016/0092-8674(81)90501-8


Chen, C., Ridzon, D. A., Broomer, A. J., Zhou, Z., Lee, D. H., Nguyen, J. T., …Guegler, K. J. (2005). Real-time quantification of microRNAs by stem-loop RT-PCR. Nucleic Acids Research, 33(20), 179-188. doi:10.1093/nar/gni178


Chen, X., Ba, Y., Ma, L., Cai, X., Yin, Y., Wang, K., …Zhang, C.-Y. (2008). Characterization of microRNAs in serum: A novel class of biomarkers for diagnosis of cancer and other diseases. Cell Research, 18(10), 997-1006.


Chendrimada, T. P., Gregory, R. I., Kumaraswamy, E., Norman, J., Cooch, N., Nishikura, K., & Shiekhattar, R. (2005). TRBP recruits the Dicer complex to Ago2 for microRNA processing and gene silencing. Nature, 436(7051), 740-744. doi:10.1038/nature03868


Chim, S. S. C., Shing, T. K. F., Hung, E. C. W., Leung, T.-y., Lau, T.-k., Chiu, R. W. K., & Lo, Y. M. D. (2008). Detection and characterization of placental microRNAs in maternal plasma. Clinical Chemistry, 54(3), 482-490. doi:10.1373/clinchem.2007.097972


Cortez, M. A., Bueso-Ramos, C. E., Ferdin, J., Lopez-Berestein, G., Sood, A. K., & Calin, G. A. (2011). MicroRNAs in body fluids - The mix of hormones and biomarkers. Nature Reviews Clinical Oncology, 8(8), 467-477. doi:10.1038/nrclinonc.2011.76


Cuadra, V. M. B., González-Huerta, N. C., Romero-Cordoba, S., Hidalgo-Miranda, A., & Miranda-Duarte, A. (2014). Altered expression of circulating microRNA in plasma of patients with primary osteoarthritis and in silico analysis of their pathways. PloS One, 9(6), 1-8. doi:10.1371/journal.pone.0097690


Díaz-Prado, S., Cicione, C., Muiños-López, E., Hermida-Gómez, T., Oreiro, N., Fernández-López, C., & Blanco, F. J. (2012). Characterization of microRNA expression profiles in normal and osteoarthritic human chondrocytes. BMC Musculoskeletal Disorders, 13(1), 1-14. doi:10.1186/1471-2474-13-144


Gantier, M. P., McCoy, C. E., Rusinova, I., Saulep, D., Wang, D., Xu, D., …Williams, B. R. G. (2011). Analysis of microRNA turnover in mammalian cells following Dicer1 ablation. Nucleic Acids Research, 39(13), 5692-5703. doi:10.1093/nar/gkr148


Goldring, M. B., & Goldring, S. R. (2010). Articular cartilage and subchondral bone in the pathogenesis of osteoarthritis. Annals of the New York Academy of Sciences, 1192(1), 230-237. doi:10.1111/j.1749-6632.2009.05240.x


Guay, C., & Regazzi, R. (2013). Circulating microRNAs as novel biomarkers for diabetes mellitus. Nat Rev Endocrinol, 9(9), 513-521.


Han, J., Lee, Y., Yeom, K.-H., Kim, Y.-K., Jin, H., & Kim, V. N. (2004). The Drosha-DGCR8 complex in primary microRNA processing. Genes & Development, 18(24), 3016-3027. doi:10.1101/gad.1262504


Hanke, M., Hoefig, K., Merz, H., Feller, A. C., Kausch, I., Jocham, M. D., …Sczakiel, G. (2010). A robust methodology to study urine microRNA as tumor marker: MicroRNA-126 and microRNA-182 are related to urinary bladder cancer. Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations, 28(6), 655-661.doi:10.1016/j.urolonc.2009.01.027


He, L., & Hannon, G. J. (2004). MicroRNAs: Small RNAs with a big role in gene regulation. Nature Reviews Genetics, 5(7), 522-531. doi:10.1038/nrg1379


Hutvagner, G., & Simard, M. J. (2008). Argonaute proteins: Key players in RNA silencing. Nature Reviews. Molecular Cell Biology, 9(1), 22-32.


Iliopoulos, D., Malizos, K. N., Oikonomou, P., & Tsezou, A. (2008). Integrative microRNA and proteomic approaches identify novel osteoarthritis genes and their collaborative metabolic and inflammatory networks. PloS One, 3(11), 1-10. doi:10.1371/journal.pone.0003740


Jones, S. W., Watkins, G., Good, N. L., Roberts, S., Murphy, C. L., Brockbank, S. M. V., …Newham, P. (2009). The identification of differentially expressed microRNA in osteoarthritic tissue that modulate the production of TNF-α and MMP13. Osteoarthritis and Cartilage, 17(4), 464-472. doi:10.1016/j.joca.2008.09.012


Kellgren, J. H., & Lawrence, J. S. (1957). Radiological assessment of osteo-arthrosis. Annals of the Rheumatic Diseases, 16(4), 494-502. doi:10.1136/ard.16.4.494


Ketting, R. F., Fischer, S. E., Bernstein, E. J., Sijen, T., Hannon, G. J., & Plasterk, R. H. A. (2001). Dicer functions in RNA interference and in synthesis of small RNA involved in developmental timing in C. elegans. Genes & Development, 15(20), 2654-2659. doi:10.1101/gad.927801


Kim, V. N. (2005). MicroRNA biogenesis: Coordinated cropping and dicing. Nature Reviews. Molecular Cell Biology, 6(5), 376-385.


Kim, S. Y., Kim, A. Y., Lee, H. W., Son, Y. H., Lee, G. Y., Lee, J.-W., …Kim, J. B. (2010). miR-27a is a negative regulator of adipocyte differentiation via suppressing PPARγ expression. Biochemical and Biophysical Research Communications, 392(3), 323-328. doi:10.1016/j.bbrc.2010.01.012


Kong, R., Gao, J., Si, Y., & Zhao, D. (2017). Combination of circulating miR-19b-3p, miR-122-5p and miR-486-5p expressions correlates with risk and disease severity of knee osteoarthritis. American Journal of Translational Research, 9(6), 2852-2864.


Kraus, V. B., Blanco, F. J., Englund, M., Henrotin, Y., Lohmander, L. S., Losina, E., …Persiani, S. (2015). OARSI clinical trials recommendations: Soluble biomarker assessments in clinical trials in osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage, 23(5), 686-697. doi:10.1016/j.joca.2015.03.002


Kumar, S., Vijayan, M., Bhatti, J. S., & Reddy, P. H. (2017). MicroRNAs as peripheral biomarkers in aging and age-related diseases. Progress in Molecular Biology and Translational Science, 146, 47-94. doi:10.1016/bs.pmbts.2016.12.013


Lane, N. E., Shidara, K., & Wise, B. L. (2017). Osteoarthritis year in review 2016: Clinical. Osteoarthritis and Cartilage, 25(2), 209-215. doi:10.1016/j.joca.2016.09.025


Le, L. T. T., Swingler, T. E., Crowe, N., Vincent, T. L., Barter, M. J., Donell, S. T., …Clark, I. M. (2016). The microRNA-29 family in cartilage homeostasis and osteoarthritis. Journal of Molecular Medicine, 94(5), 583-596. doi:10.1007/s00109-015-1374-z


Lee, I., Ajay, S. S., Yook, J. I., Kim, H. S., Hong, S. H., Kim, N. H., …Athey, B. D. (2009). New class of microRNA targets containing simultaneous 5'-UTR and 3'-UTR interaction sites. Genome Research, 19(7), 1175-1183. doi:10.1101/gr.089367.108


Lee, Y., Jeon, K., Lee, J.-T., Kim, S., & Kim, V. N. (2002). MicroRNA maturation: Stepwise processing and subcellular localization. The EMBO Journal, 21(17), 4663-4670. doi:10.1093/emboj/cdf476


Lee, Y., Ahn, C., Han, J., Choi, H., Kim, J., Yim, J.,… Kim, V. N. (2003). The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing. Nature, 425(6956), 415-419. doi:10.1038/nature01957


Lee, Y., Kim, M., Han, J., Yeom, K.-H., Lee, S., Baek, S. H., & Kim, V. N. (2004). MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II. The EMBO Journal, 23(20), 4051-4060. doi:10.1038/sj.emboj.7600385


Lewis, B. P., Burge, C. B., & Bartel, D. P. (2005). Conserved seed pairing, often flanked by adenosines, indicates that thousands of human genes are microrna targets. Cell, 120(1), 15-20. doi:10.1016/j.cell.2004.12.035


Loeser, R. F., Goldring, S. R., Scanzello, C. R., & Goldring, M. B. (2012). Osteoarthritis: A disease of the joint as an organ. Arthritis Rheum, 64(6), 1697-1707. doi:10.1002/art.34453


Menashe, L., Hirko, K., Losina, E., Kloppenburg, M., Zhang, W., Li, L., & Hunter, D. J. (2012). The diagnostic performance of MRI in osteoarthritis: A systematic review and meta-analysis. Osteoarthritis and Cartilage, 20(1), 13-21. doi:10.1016/j.joca.2011.10.003


Mitchell, P. S., Parkin, R. K., Kroh, E. M., Fritz, B. R., Wyman, S. K., Pogosova-Agadjanyan, E. L., …Tewari, M. (2008). Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(30), 10513-10518. doi:10.1073/pnas.0804549105


Miyaki, S., Nakasa, T., Otsuki, S., Grogan, S. P., Higashiyama, R., Inoue, A., & Asahara, H. (2009). MicroRNA‐140 is expressed in differentiated human articular chondrocytes and modulates interleukin‐1 responses. Arthritis & Rheumatism, 60(9), 2723-2730. doi:10.1002/art.24745


Miyaki, S., Sato, T., Inoue, A., Otsuki, S., Ito, Y., Yokoyama, S., …Asahara, H. (2010). MicroRNA-140 plays dual roles in both cartilage development and homeostasis. Genes & Development, 24(11), 1173-1185. doi:10.1101/gad.1915510


Murata, K., Yoshitomi, H., Tanida, S., Ishikawa, M., Nishitani, K., Ito, H., & Nakamura, T. (2010). Plasma and synovial fluid microRNAs as potential biomarkers of rheumatoid arthritis and osteoarthritis. Arthritis Research & Therapy, 12(3), 1-14.


Nakamura, Y., Inloes, J. B., Katagiri, T., & Kobayashi, T. (2011). Chondrocyte-specific microRNA-140 regulates endochondral bone development and targets Dnpep to modulate bone morphogenetic protein signaling. Molecular and Cellular Biology, 31(14), 3019-3028. doi:10.1128/MCB.05178-11


Nguyen, L. T., Sharma, A. R., Chakraborty, C., Saibaba, B., Ahn, M.-E., & Lee, S.-S. (2017). Review of prospects of biological fluid biomarkers in osteoarthritis. International Journal Molecular Sciences, 18(3), 1-19. doi:10.3390/ijms18030601


Ntoumou, E., Tzetis, M., Braoudaki, M., Lambrou, G., Poulou, M., Malizos, K., …Tsezou, A. (2017). Serum microRNA array analysis identifies miR-140-3p, miR-33b-3p and miR-671-3p as potential osteoarthritis biomarkers involved in metabolic processes. Clinical Epigenetics, 9(1), 1-15. doi:10.1186/s13148-017-0428-1


Reinhart, B. J., Slack, F. J., Basson, M., Pasquinelli, A. E., Bettinger, J. C., Rougvie, A. E., …Ruvkun, G. (2000). The 21-nucleotide let-7 RNA regulates developmental timing in Caenorhabditis elegans. Nature, 403(6772), 901-906.


Rodriguez, A., Griffiths-Jones, S., Ashurst, J. L., & Bradley, A. (2004). Identification of mammalian microRNA host genes and transcription units. Genome Research, 14(10A), 1902-1910. doi:10.1101/gr.2722704


Schett, G., Kiechl, S., Bonora, E., Zwerina, J., Mayr, A., Axmann, R., …Willeit, J. (2009). Vascular cell adhesion molecule 1 as a predictor of severe osteoarthritis of the hip and knee joints. Arthritis & Rheumatism: Official Journal of the American College of Rheumatology, 60(8), 2381-2389. doi:10.1002/art.24757


Sharma, A. R., Jagga, S., Lee, S.-S., & Nam, J.-S. (2013). Interplay between cartilage and subchondral bone contributing to pathogenesis of osteoarthritis. International Journal of Molecular Sciences, 14(10), 19805-19830. doi:10.3390/ijms141019805


Skrzypa, M., Szala, D., Gablo, N., Czech, J., Pajak, J., Kopanska, M., …Zawlik, I. (2019). miRNA-146a-5p is upregulated in serum and cartilage samples of patients with osteoarthritis. Polski Przeglad Chirurgiczny, 91(3), 1-5. doi:10.5604/01.3001.0013.0135


Tardif, G., Hum, D., Pelletier, J.-P., Duval, N., & Martel-Pelletier, J. (2009). Regulation of the IGFBP-5 and MMP-13 genes by the microRNAs miR-140 and miR-27a in human osteoarthritic chondrocytes. BMC Musculoskeletal Disorders, 10(1), 1-11. doi:10.1186/1471-2474-10-148


Turchinovich, A., Samatov, T. R., Tonevitsky, A. G., & Burwinkel, B. (2013). Circulating miRNAs: Cell-cell communication function? Front Genet, 4, 1-10. doi:10.3389/fgene.2013.00119/full


Vickers, K. C., Palmisano, B. T., Shoucri, B. M., Shamburek, R. D., & Remaley, A. T. (2011). MicroRNAs are transported in plasma and delivered to recipient cells by high-density lipoproteins. Nature Cell Biology, 13(4), 423-433. doi:10.1038/ncb2210


Yi, R., Qin, Y., Macara, I., & Cullen, B. R. (2003). Exportin-5 mediates the nuclear export of pre-microRNAs and short hairpin RNAs. Genes & Development, 17(24), 3011-3016. doi:10.1101/gad.1158803



Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.