Biomonitoring jako przedmiot ochrony środowiska jest obszernym zagadnieniem obejmującym wiele dziedzin nauki. Narzędzia obecnie wykorzystywane przy monitorowaniu stanu środowiska nie zawsze były tworzone tylko wyłącznie do tego celu, choć wiele z nich zostało stworzonych na potrzeby ekologów i ludzi zajmujących się obserwacją, czy to stanu środowiska naturalnego, czy sztucznych, stworzonych przez człowieka środowisk. Jednak są też i takie narzędzia, które na potrzeby biomonitoringu zostały zaadoptowane z innych obszarów nauki: fizyki, chemii, biologii czy biotechnologii. Mówiąc o tych ostatnich mam także na myśli tytułowe mikroRNA (miRNA).
MikroRNA to krótkie, niekodujące odcinki RNA, mające istotny wpływ aktywność genów, regulując ich ekspresję na poziomie potranskrypcyjnym. Ich działanie opiera się na hybrydyzacji z mRNA, co jest sygnałem do jego degradacji przez enzymy komórkowe. Ostatnie badania wykazały obecność dużych ilości mikroRNA we krwi obwodowej, tym samym otwierając nowe możliwości diagnostyczne. Co ciekawe, i istotne, dla tego typu założeń badawczych jest to, że wiele z miRNA jest całkowicie lub w dużym stopniu powiązanych z konkretnymi narządami, tzn. ulega ekspresji w określonych narządach, czy też wskazuje na konkretne interakcje na poziomie komórkowym pomiędzy nimi.
Aby lepiej zrozumieć powyższy akapit przyjrzyjmy się toksynie sinicowej – mikrocystynie. Mikrocystyna jest jedną z najpowszechniej występujących toksyn sinicowych. Jej obecność w środowisku wodnym powoduje liczne przypadki uszkodzeń wątroby, a także może powodować zaburzenia wzrostu, zachowania i rozrodu organizmów wodnych. Chociaż molekularne podłoże działania mikrocystyny nie jest do końca poznane, to – na podstawie zmian w ekspresji wielu białek związanych z ochronnymi reakcjami biochemicznymi – uważa się, że ma ona pośredni bądź bezpośredni wpływ na czynniki regulujące ekspresję mRNA, między innymi miRNA.
Badając mikroRNA we krwi obwodowej ryb, które miały kontakt z mikrocystyną, można dostrzec zmiany w ilości specyficznego dla wątroby mikroRNA. Biorąc pod uwagę to, że mikrocystyna w dużym stopniu uszkadza komórki wątrobowe, mogąc prowadzić nawet do ich śmierci i rozpadu błon komórkowych, można założyć, że podwyższony poziom mikroRNA specyficznego dla wątroby w osoczu świadczy o wydostaniu się zawartości hepatocytów do krwiobiegu. Dodatkowo, mała inwazyjność metody czyni z niej doskonały przykład wykorzystania niekodującego RNA w diagnostyce medycznej. Czy w tym przypadku badanie krwi obwodowej pod kątem specyficznych mikroRNA, mogłoby spełnić swoją rolę także w monitoringu czystości wód, na przykład o ich stopniu zanieczyszczenia toksynami sinicowymi? Potencjalne zastosowanie tych badań w biomonitoringu to poszerzenie dostępnych narzędzi o tanią, skuteczną i przede wszystkim mało inwazyjną metodę szybkiej oceny stanu czystości wód. Badania nad mikroRNA wciąż gwałtownie rozwijają się w medycynie ludzkiej. Wraz ze wzrostem zainteresowania tymi niekodującymi RNA pojawia się również szansa dla dziedzin będących cieniem dla badań nad wykorzystaniem ich w medycynie. Mam tu na myśli także ochronę środowiska i jej ważną gałąź – biomonitoring.
W tym świetle pamiętać należy, że świat cyrkulującego mikroRNA to nie tylko miRNA obecne w nim z powodów uszkodzeń komórek. To także mikroRNA pełniące ważne funkcje w zdrowym organzmie. Stabilność mikroRNA wiąże się właściwościami ochronnymi przenośników lipidowych, głównie egzosomów, lipoprotein (HDL) oraz przenośników białkowych (Ago2) tworzących kompleksy z mikroRNA. Zmiany w ekspresji mikroRNA związane są z licznymi zaburzeniami, chorobami, w tym także komórki rakowe, które wykazują odmienne profile ekspresji miRNA. Obecnie próbuje się wykorzystać miRNA w leczeniu i zapobieganiu chorób.
Odpowiadając na pytanie zadane kilka akapitów wyżej: nie widzę przeszkód, dlaczego biomonitoring nie mógłby wykorzystać tego potencjalnego narzędzia diagnostycznego do własnych celów. Przyszłość z pewnością przyniesie odkrycia setek nowych, nieznanych jeszcze mikroRNA, jak też i nieznanych jeszcze powiązań pomiędzy komunikacją międzykomórkową. To pozwoli na lepsze zrozumienie zasad w jakich toczy się życie, jak też i z pewnością posłuży za doskonalsze metody monitorowania środowiska.
Maciej Florczyk
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz