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Zirkulierende miRNA – Biomarker & Bedeutung

Zirkulierende miRNAs sind kleine RNA-Moleküle im Blut, die als Biomarker für Krankheiten wie Krebs oder Herzerkrankungen dienen können.

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Wissenswertes über "Zirkulierende miRNA"

Zirkulierende miRNAs sind kleine RNA-Moleküle im Blut, die als Biomarker für Krankheiten wie Krebs oder Herzerkrankungen dienen können.

Was sind zirkulierende miRNAs?

Zirkulierende miRNAs (kurz für microRNAs) sind kleine, nicht-kodierende Ribonukleinäure-Moleküle, die im menschlichen Blut, in anderen Körperflüssigkeiten wie Speichel, Urin oder Liquor frei zirkulieren. Sie bestehen typischerweise aus etwa 18 bis 25 Nukleotiden und werden von Körperzellen aktiv oder passiv freigesetzt. Im Gegensatz zu vielen anderen RNA-Molekülen sind zirkulierende miRNAs bemerkenswert stabil, da sie häufig in sogenannte Exosomen (kleine Membranvesikel) oder an Proteinkomplexe wie Argonaute-Proteine gebunden vorliegen, was sie vor dem Abbau durch Enzyme schützt.

Biologische Funktion

MicroRNAs spielen eine zentrale Rolle in der Genregulation. Sie binden an die Boten-RNA (mRNA) von Zielgenen und hemmen deren Übersetzung in Proteine oder führen zum Abbau der mRNA. Dadurch kontrollieren sie wichtige zellläre Prozesse wie Zellwachstum, Zellteilung, Apoptose (programmierter Zelltod) und Differenzierung. Ein einziges miRNA-Molekül kann die Expression von Hunderten verschiedener Gene regulieren, was ihre biologische Relevanz enorm erhöht.

Zirkulierende miRNAs können darüber hinaus als Signalmoleküle zwischen verschiedenen Geweben fungieren und so die Zell-zu-Zell-Kommunikation über große Distanzen im Körper ermöglichen.

Klinische Bedeutung als Biomarker

Ein zentrales Forschungsfeld ist die Nutzung zirkulierender miRNAs als Biomarker für verschiedene Erkrankungen. Da sich das miRNA-Profil im Blut bei bestimmten Krankheiten verändert, können charakteristische Muster auf das Vorliegen einer Erkrankung hinweisen. Besonders intensiv wird geforscht in den Bereichen:

Onkologie (Krebserkrankungen): Tumorspezifische miRNAs können im Blut nachgewiesen werden, noch bevor klinische Symptome auftreten. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Früherkennung von Tumoren, etwa bei Lungen-, Brust- oder Darmkrebs.
Herzerkrankungen: Nach einem Herzinfarkt werden spezifische miRNAs (z. B. miR-208) aus geschädigtem Herzmuskelgewebe freigesetzt und können im Blut gemessen werden.
Neurologische Erkrankungen: Veränderungen im miRNA-Profil werden bei Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson untersucht.
Stoffwechselerkrankungen: Bei Diabetes mellitus Typ 2 und nicht-alkoholischer Fettlebererkrankung (NAFLD) werden veränderte miRNA-Muster beobachtet.
Entzündliche Erkrankungen: Bestimmte miRNAs sind bei Autoimmunerkrankungen wie Rheumatoider Arthritis oder Lupus erythematodes dysreguliert.

Diagnostische Methoden

Für den Nachweis und die Quantifizierung zirkulierender miRNAs werden verschiedene molekularbiologische Methoden eingesetzt:

Quantitative Real-Time PCR (qRT-PCR): Gilt als Goldstandard für die empfindliche und spezifische Messung einzelner miRNAs.
Next-Generation Sequencing (NGS): Ermöglicht die gleichzeitige Analyse des gesamten miRNA-Profils (Mirnome) einer Probe.
Microarray-Analyse: Erlaubt die parallele Untersuchung vieler miRNAs, wird jedoch zunehmend durch NGS ersetzt.

Die Probengewinnung erfolgt meist über eine einfache Blutentnahme, weshalb zirkulierende miRNAs als Flüssigbiopsie (Liquid Biopsy) bezeichnet werden. Dieser minimalinvasive Ansatz gilt als großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Gewebebiopsien.

Herausforderungen und Grenzen

Trotz des großen Potenzials bestehen noch erhebliche Herausforderungen bei der klinischen Anwendung zirkulierender miRNAs:

Fehlende Standardisierung der Probenentnahme, -aufbereitung und Messmethoden
Variabilität der miRNA-Spiegel durch Tageszeit, körperliche Aktivität und andere physiologische Faktoren
Hämolyse (Zerstörung roter Blutkörperchen) bei der Probenentnahme kann Ergebnisse verfälschen
Eingeschränkte Spezifität: Viele miRNAs sind bei mehreren verschiedenen Erkrankungen verändert

Dennoch schreitet die Forschung rasant voran, und erste zirkulierende miRNA-basierte Diagnosetests werden bereits klinisch evaluiert.

Therapeutisches Potenzial

Neben ihrer Rolle als Biomarker werden miRNAs auch als therapeutische Zielstrukturen untersucht. Ansätze umfassen die Hemmung krankheitsfördernder miRNAs durch sogenannte Antagomire (synthetische Hemmstoffe) oder die Wiederherstellung der Funktion tumorsuppressiver miRNAs durch miRNA-Mimics. Klinische Studien der Phase I und II evaluieren miRNA-basierte Therapien unter anderem bei Leberkrebs und Herzinsuffizienz.

Quellen

Schwarzenbach H., Nishida N., Calin G. A., Pantel K.: Clinical relevance of circulating cell-free microRNAs in cancer. Nature Reviews Clinical Oncology, 2014.
Mitchell P. S. et al.: Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2008.
World Health Organization (WHO): Biomarkers in Risk Assessment -- Validity and Validation. Environmental Health Criteria 222, WHO Press, 2001.

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