Luglio Agosto 2016

I microRNA nelle principali patologie renali: una nuova frontiera per il nefrologo

Abstract

I microRNA sono piccole molecole endogene di RNA non codificante che svolgono un ruolo chiave nell’omeostasi e nell’insorgenza di numerose patologie in diversi organi. Di particolare interesse sono gli studi che, condotti su diverse nefropatie, hanno permesso di identificare i miRNA differenzialmente espressi nei soggetti affetti rispetto ai sani. Uno degli obiettivi finali di questi studi è quello di fornire al nefrologo la possibilità di effettuare diagnosi non più soltanto su biopsie solide ma anche su biopsie liquide avvalendosi quindi di metodiche meno invasive per il paziente. La presente review si propone l’obiettivo di puntualizzare la funzione dei miRNA nella fisiologia e nella patologia renale umana e di analizzare il potenziale ruolo che, nel prossimo futuro, essi possono avere nella diagnosi e nella terapia delle nefropatie sia acute che croniche.

Parole chiave: Glomerulosclerosi focale e segmentale, IgAN, miRNA, Nefrite lupica, nefropatia diabetica

 

Introduzione

I microRNA (miRNA) sono piccole molecole endogene di RNA non codificante lunghe 20-22 nucleotidi, a singolo filamento, che regolano negativamente l’espressione genica a livello post-trascrizionale [1]. Sono dei piccoli RNA che mostrano complementarietà parziale o totale delle loro basi rispetto a quelle dei loro RNA messaggeri (mRNA) bersaglio. Nel genoma umano sono presenti più di 1000 miRNA [2] e solo una piccola parte di essi è in grado di regolare dal 30 all’80 % dei geni codificati [3] (full text). Essi sono in grado di impedire la traduzione dei loro target o di provocarne la distruzione, svolgendo un ruolo fondamentale nella regolazione di networks e pathways cellulari silenziando specifiche molecole di mRNA. In particolare ciascun miRNA può avere più target nella regione 3’-UTR (Untraslated Region) di un determinato mRNA e, grazie a studi di bioinformatica, è stato possibile dimostrare che una singola famiglia di miRNA può regolare fino a 400 target costituiti da mRNA codificanti proteine [4]. Un recente studio di filogenetica molecolare ha evidenziato che le sequenze di molti miRNA sono altamente conservate in specie anche molto lontane tra loro, a testimoniare ulteriormente il ruolo chiave che essi svolgono nei pathways fondamentali per le cellule [5]. Essi possono essere determinati non solo nei tessuti oggetto di studio ma anche nel siero, nelle urine ed in altri fluidi biologici[6] (full text). L’analisi dell’espressione dei miRNA e la loro eventuale disregolazione possono fornire importanti informazioni aggiuntive nell’interpretazione della patogenesi e nella formulazione della diagnosi di molte patologie umane (cardiovascolari, metaboliche, autoimmuni, neoplastiche, etc). In prospettiva anche la terapia di queste patologie può giovarsi dello studio dei miRNA, che rappresentano un potenziale target dell’intervento farmacologico. Alcuni Autori hanno inoltre riportato una possibile correlazione tra i miRNA e le nefropatie [7]. La presente review si propone l’obiettivo di puntualizzare la funzione dei miRNA nella fisiologia e nella patologia renale umana e di analizzare il potenziale ruolo che, nel prossimo futuro, essi possono avere nella diagnosi e nella terapia delle nefropatie sia acute che croniche.

Materiali e metodi

Per la stesura della presente review, abbiamo eseguito una ricerca su Pubmed creando differenti queries con le seguenti parole chiave: miRNA AND kidney, miRNA IN diabetic nephropathy, miRNA IN ADPKD, miRNA IN FSGS, miRNA IN IgAN, miRNA IN renal fibrosis, miRNA IN AKI, miRNA IN renal cancer. Tra tutti i risultati ottenuti abbiamo cercato di censire gli articoli di più immediato interesse clinico per il nefrologo.

Biogenesi e funzione biologica dei microRNA

I miRNA possono essere generati tramite le vie canonica e non canonica [1]. Nella via canonica le sequenze nucleotidiche codificanti i miRNA sono trascritte dalla RNA polimerasi II (Pol II) anche se recentemente è stato dimostrato che un gruppo di miRNA umani, localizzati sul cromosoma 19 e intercalati all’interno di elementi Alu (una breve sequenza interspersa di DNA che può essere utile per distinguere il DNA umano per esempio dal DNA murino), viene trascritto dall’RNA polimerasi III (Pol III). Il prodotto di trascrizione della Pol II o III è un lungo trascritto primario caratterizzato da una complessa struttura a forcina che prende il nome di primary miRNA (pri-miRNA). Questo precursore viene processato nel nucleo ad opera del complesso composto dall’RNasi III Drosha e dal suo cofattore DGCR8 (DiGeorge Syndrome Critical Region Gene 8). Il DGCR8 riconosce la struttura a forcina del pri-miRNA e recluta Drosha che taglia il pri-miRNA a livello della sua struttura a stem loop. Questo processo porta alla formazione di un precursore secondario di circa 70-100 nucleotidi: il cosiddetto pre-miRNA. Quest’ultimo viene esportato nel citoplasma grazie ad un meccanismo mediato dal trasportatore nucleocitoplasmatico Esportina-5. Nel citoplasma il pre-miRNA viene processato dall’RNasi III Dicer: si ottiene così il miRNA maturo a doppio filamento (dsRNA) costituito da 21-25 nucleotidi[8]. Dei due filamenti costituenti il miRNA maturo, quello complementare alla proteina Argonauta (Ago 2) viene incorporato nel complesso proteico noto come miRISC (RNA-induced silencing complex), mentre l’altro (non funzionale, miRNA*) viene degradato da un’endonucleasi citoplasmatica. All’interno del neoformato complesso proteico miRISC, il miRNA maturo è in grado di appaiarsi al 3’UTR dell’mRNA target e di regolarne l’espressione genica a livello post-trascrizionale (Figura 1). Il silenziamento genico può avvenire sia tramite degradazione dell’mRNA sia tramite blocco della traduzione [9]. La maggior parte dei miRNA viene prodotto attraverso la via canonica ma recenti studi hanno identificato pathways alternativi [10] (full text). La biogenesi dei miRNA può essere regolata in ciascuna delle sue fasi grazie alla presenza di proteine accessorie. Dal momento che anche piccole variazioni dei livelli dei miRNA possono avere importanti ripercussioni sui geni target, il controllo della biogenesi di queste molecole svolge un ruolo chiave nel mantenimento dell’omeostasi cellulare (Figura 1).

Tecniche utilizzate per la determinazione dei MicroRNA

I metodi utilizzati per la determinazione dei miRNA includono il northern blotting, che prevede l’utilizzo di una una sonda radiomarcata diretta contro il miRNA di interesse [11], la Real Time-PCR (RT-PCR), ed i microarray [12]. La tecnica del microarray consente un profiling di migliaia di miRNA contemporaneamente su piccole quantità di campione di RNA, permettendo così l’analisi di piccole biopsie, volumi limitati di fluidi corporei o campioni paraffinati [12] [13] [13]. La Real Time-PCR prevede l’utilizzo di una sonda a DNA complementare alla sequenza del suo target che consente il monitoraggio continuo dell’andamento della reazione. Tra le varie classi di sonde utilizzate in questa metodica, la sonda TaqMan® è quella di comune utilizzo per la quantificazione dei miRNA. Le metodiche della Real Time-PCR e dei microarray sono caratterizzate da livelli di specificità e sensibilità tali da renderle le più appropriate, ma gli eccessivi costi di gestione ne limitano l’uso solo ad alcuni laboratori. La determinazione dei miRNA, a prescindere dalla tecnica utilizzata, presenta intrinseche complicazioni dovute, per esempio, alla loro scarsa presenza nei campioni biologici e alla loro breve sequenza nucleotidica.

Il ruolo dei microRNA nella fisiologia renale

Lo studio dei miRNA nella regolazione dell’organogenesi, dell’omeostasi del rene e nelle patologie che lo coinvolgono, ha assunto un ruolo sempre più importante nella ricerca clinica in questi ultimi anni. L’identificazione e la caratterizzazione dei miRNA in varie nefropatie può portare allo sviluppo di strumenti diagnostici nuovi e a terapie più specifiche ed efficaci. Pertanto, i miRNA rappresentano potenziali target terapeutici per nefropatie ed altre patologie la cui incidenza nella popolazione mondiale è in netto aumento [14]. Il pattern di espressione di alcuni miRNA a livello renale differisce da quello degli altri organi ed inoltre varia anche tra le diverse regioni del rene [7]. Recenti studi hanno messo in evidenza come i miRNA svolgano un ruolo cruciale nella regolazione delle funzioni fisiologiche del rene, compreso il mantenimento dell’omeostasi degli elettroliti, del pH, della pressione sanguigna, etc. Nello specifico, alcuni Autori hanno riscontrato come l’espressione dei miRNA coinvolti nel mantenimento dell’equilibrio osmolale a livello renale vari al variare di esso [15] (full text). Un tipico esempio è dato da un miRNA prettamente renale, il miR-192, che è coinvolto nei processi di regolazione dei liquidi attraverso l’inibizione della pompa Na+/K+ ATPasi. A sua volta l’ingresso di Na+ e K+ può influire sui livelli di espressione del miR-192 stesso [15] (full text) [16] (full text). Un ulteriore esempio è costituito dal miR-200 e dal miR-717: in condizioni di ipernatriemia a livello della porzione midollare del tubulo collettore, il livello di espressione di questi miRNA può essere rapidamente e significativamente ridotto [17] (full text). Altri studi hanno evidenziato che nella porzione corticale del tubulo collettore, in condizioni di iperkaliemia, si assiste ad un aumento dell’espressione del miR-802 che a sua volta sopprime l’espressione della Caveolina-1, un regolatore negativo del canale ROMK1 (Renal Outer Medullary Potassium Channel) deputato al trasporto del potassio fuori dalle cellule [18] (full text). I miR-9 e miR-374 giocano un ruolo chiave nel tratto ascendente dell’ansa di Henle, dove sono responsabili della regolazione del trasporto del Ca2+ [19] (full text).

Il ruolo dei microRNA nelle principali patologie renali

Nefropatia diabetica (ND)

La nefropatia diabetica (ND) è la complicanza più comune del diabete di tipo 1 e 2 [20] (full text). Nonostante i meccanismi molecolari e biochimici coinvolti in questa patologia siano stati già ampiamente studiati, è stata recentemente dimostrata, in modelli murini e in biopsie renali provenienti da pazienti affetti da ND, la presenza di alterata espressione di alcuni miRNA [21][22] (full text). Un ruolo chiave nella progressione di questa patologia è svolto dal TGF-β (Transforming Growth Factor-beta). Gli stessi Autori, infatti, hanno identificato un meccanismo di danno del mesangio in cui il TGF-β up-regola l’espressione del miR-192; i geni target di questo miRNA sono Zeb1 e Zeb2, repressori dell’E-box (Enhancer-box), un regolatore dell’espressione genica. Tramite questo meccanismo molecolare si ha l’attivazione e l’up-regulation di tutti gli effettori a valle che contengono l’E-box nel promotore, compresi i miR-217, miR-216, miR-200. In tal modo si ha up-regulation anche del gene che codifica per il collagene di tipo I con conseguente attivazione dei meccanismi che portano alla fibrosi renale (Figura 2) [23] (full text) [24] (full text). I miR-217 e miR-216 tramite il legame con PTEN (Phosphatase and Tensin Homolog) attivano Akt (Protein kinase B o PKB), responsabile dell’ulteriore ipertrofia delle cellule del mesangio [25]. Tuttavia altri studi hanno invece dimostrato che il miR-192 potrebbe promuovere la fibrosi renale tramite un meccanismo TGF-β indipendente [26] (full text) [27] (full text) [28]. Un ulteriore miRNA, il miR-377 risulta essere up-regulated sia in modelli murini che in colture di cellule del mesangio umane. Il miR-377 riduce il livello di espressione della superossido dismutasi (SOD) e della PAK 1(p21-activated kinase 1) provocando l’incremento della produzione di fibronectina[29] (full text).

Nefropatia policistica autosomica dominante dell’adulto (ADPKD)

La nefropatia policistica autosomica dominante dell’adulto (Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease, ADPKD) è la forma più comune della malattia policistica renale ed è causata dalla mutazione dei geni PKD1 e PKD2. La maggior parte degli studi volti all’identificazione dei miRNA coinvolti in questa patologia sono stati eseguiti in modelli murini. Un ruolo importante nei meccanismi molecolari di questa patologia è svolto dal miR-17 il cui gene target è PKD2[30] (full text) [31]. In modelli murini di ADPKD è stato evidenziato che il cluster dei miR-17∼92 regola mTOR ed il pathway del TGF-β svolgendo un ruolo chiave nel processo di cistogenesi. Analisi bioinformatiche hanno identificato nei geni PKD1 e PKD2 i target del cluster e che tali geni possiedono un dominio di legame per il miR-17 nell’estremità 3’-UTR [32] (full text). Analisi di microarray condotti su biopsie renali provenienti da modelli murini hanno messo in evidenza che i target dei miR-214, miR-31, miR-199a-5p, miR-21, miR-34a, miR-132, miR-146b sono coinvolti nei pathway più rilevanti per la ADPKD [33] (full text). Dall’analisi del profilo di espressione dei miRNA in campioni di urina da pazienti affetti da ADPKD è emerso che i miR-1 e miR-133b sono down-regulated mentre i miR-143 e miR-3619 sono up-regulated. Inoltre, i miR-1 e miR-133b risultano essere down-regulated sia in vitro che nelle biopsie di carcinoma renale evidenziando una possibile correlazione, ancora in fase preliminare, tra carcinoma renale ed ADPKD [34] (full text).

Glomerulopatia a depositi di IgA (IgAN)

La Glomerulopatia a depositi di IgA (IgAN) è la causa più comune di glomerulonefrite primitiva. Malgrado la patogenesi della malattia non sia ancora del tutto conosciuta, sembra che un ruolo determinante sia svolto dalle immunoglobuline A ed in particolare quelle della classe IgA1. Il primo passo per l’insorgenza di tale patologia è dato dalla produzione da parte dei linfociti B di IgA1 galattosio-deficienti (Gd-IgA1). Gli enzimi responsabili della regolazione dei livelli di galattosio e N-acetilgalattosamina sono rispettivamente C1GALT1 (core 1 β1,3-galactosyltransferase 1) e GALNT2 (N-acetylgalactosaminyltransferase 2). Questi enzimi sono down-regulated nei pazienti affetti da IgA1N [35] (full text) [36] (full text). Recenti studi hanno dimostrato che l’up-regulation dei miR-148b e let-7b è correlata con la riduzione dell’attività enzimatica, rispettivamente, di C1GALT1 e GALNT2 [37] (full text). Il livello di espressione dei miR-146a e miR-155, studiati su campioni bioptici e di urina, aumenta nei pazienti affetti da IgA1N e mostra correlazione con un aumento dell’espressione di numerose citochine pro-infiammatorie [38] (full text). Studi hanno messo in evidenza l’up-regulation del miR-21 sia nel tessuto tubulointerstiziale che in quello glomerulare; l’inibizione di questo miRNA, in vitro, ha come effetto sia il blocco dell’attivazione del pathway PTEN/Akt che l’espressione del fibrinogeno. Questi studi preliminari identificano il miR-21 come un possibile mezzo per contrastare l’attività fibrinogenica in pazienti affetti da IgA1N [39]. Altri Autori hanno recentemente comparato l’espressione dei miRNA tra biopsie di pazienti affetti da IgA1N versus altre glomerulopatie ed è emerso che negli affetti da IgA1N i miR-10b, miR-133b, miR-486 sono up-regulated a differenza dei miR-424, miR-143 e miR-200c che sono significativamente down-regulated [40]. 

Glomerulosclerosi focale e segmentale (FSGS)

La glomerulosclerosi focale e segmentale (FSGS) rappresenta la causa più frequente di sindrome nefrosica negli adulti. Essa è considerata una malattia primitiva dei podociti ed è caratterizzata dalla sclerosi di alcuni glomeruli [41]. Tra i vari miRNA studiati nei soggetti affetti da questa patologia, la miR-30 family sembra giocare un ruolo fondamentale; studi di ibridazione in situ condotti su microbiopsie di glomeruli hanno evidenziato una up-regulation dei miR-30a e miR-30b nei podociti sani ed una down-regulation degli stessi nelle aree sclerotiche dei glomeruli. L’ipotesi che questi miRNA svolgano un ruolo protettivo nei podociti è stata avvalorata dai risultati ottenuti in vitro su linee cellulari di podociti che esprimono costitutivamente il miR-30a: in seguito al trattamento con TGF-β la percentuale di cellule apoptotiche era significativamente ridotta se comparata con i risultati ottenuti da linee di podociti silenziate per il miR-30a [42] (full text). Altri studi hanno invece attenzionato il ruolo del miR-193a in questa patologia. In particolare alcuni Ricercatori hanno riportato che questo miRNA regola negativamente il fattore di trascrizione WT1 (Wilms’ Tumour protein 1) che a sua volta regola il processo di maturazione dei podociti. Il blocco della funzionalità di WT1 si traduce in una riduzione della produzione di proteine fondamentali per l’architettura del podocita, quali la podocalixina e la podocina: si ha, così, perdita della struttura del podocita e quindi della sua funzionalità [43]. 

Nefrite lupica (NL)

Il coinvolgimento renale è una delle maggiori cause di morbilità e mortalità nei pazienti affetti da lupus eritematoso sistemico (LES) [44] (full text). Dal punto di vista istologico si assiste ad un considerevole aumento delle cellule del mesangio, della produzione di matrice extracellulare e di infiltrati linfocitari: si assiste, quindi, allo sviluppo di fibrosi e sclerosi. I miRNA giocano un ruolo chiave nella patogenesi della nefrite lupica (NL) alterando la produzione di mediatori pro-infiammatori, la risposta immunitaria innata ed il pathway di NF𝜅B (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells) [45] (full text) [46]. Un recente studio ha analizzato l’espressione dei miRNA nel siero di pazienti affetti da NL e soggetti sani riscontrando, nei primi, una up-regulation dei miR-130b-3p, miR-1233-3p, miR-18a-3p, miR-628-3p, miR-1260b, miR-1539 e miR-378. Tra questi, i miR-130b-3p e miR-1233-3p, mostravano sia un netto aumento nelle fasi iniziali della malattia rispetto ai soggetti sani che una diretta correlazione con il danno renale [47] (full text). In particolare il miR-130-3p ha come target il trascritto ERBB2IP (Erbb2 interacting protein), coinvolto nella regolazione della transizione epitelio-mesenchimale (epithelial-mesenchimal transition, EMT) nelle cellule tubulari renali [48]. Altri studi, invece, hanno identificato come geni target per questo miRNA PGC-1α (Peroxisome Proliferator – Activated Receptor Gamma Coactivator-1 alpha) e PPAR-γ (Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma) [49] [50], rendendo il miR-130-3p un potenziale biomarker per gli stadi iniziali della NL.

Glomerulonefrite membranosa (GNM)

La glomerulonefrite membranosa (GNM) è una patologia infiammatoria dei reni istologicamente caratterizzata da un assottigliamento uniforme delle pareti dei capillari glomerulari. Un recente studio ha analizzato il profilo di espressione dei miRNA in linfociti estratti da sangue periferico (Peripheral Blood Lymphocyte Cells, PBLC) sia di soggetti affetti da GNM che di controlli. L’analisi high-throughput ha permesso di evidenziare la down-regulation della miRNA-30 family. In particolare, l’inibizione dei miR-23b, miR-24 and miR-26a è strettamente correlata con una rapida progressione del danno glomerulare e tubulare [51]. Altri studi hanno confermato il ruolo chiave svolto da questi miRNA nel mantenimento della filtrazione glomerulare [52] (full text).

Insufficienza renale acuta (IRA)

L’insufficienza renale acuta (IRA) è caratterizzata da un rapido decremento della funzionalità glomerulare in seguito a ischemia, nefrotossicità, sepsi, ostruzione del tratto urinario, etc [53] (full text). Un recente studio pilota ha permesso di individuare dieci miRNA differenzialmente espressi nel siero dei pazienti affetti da IRA comparati con controlli sani: si ha down-regulation dei miR-16, miR-320 e l’up-regulation del miR-210 rispetto ai controlli [54] (full text). La successiva analisi statistica e la target prediction dei miRNA disregolati ha confermato il loro potenziale utilizzo come biomarkers diagnostici di IRA. In particolare i livelli sierici del miR-210 correlano con l’incidenza di mortalità nei pazienti affetti da IRA e quindi potrebbe essere confermato come biomarker in grado di dare informazioni sul cambiamento patofisiologico a livello cellulare[55] (full text).

MicroRNA e fibrosi renale

La fibrosi renale è una delle caratteristiche più comuni della malattia renale cronica (MRC). Essa è caratterizzata dall’accumulo di matrice extracellulare (MEC) in seguito ad un aumento della sua sintesi, ad una diminuzione del suo riassorbimento o alla combinazione di entrambi i fattori[56]. Diversi studi in vitro hanno evidenziato che il miR-29 svolge, in tale contesto, un ruolo anti-fibrotico inibendo l’accumulo di MEC TGF-β-mediata. Questo miRNA, inoltre, ha come target più di 20 geni correlati al processo di apposizione della matrice e positivamente regolati da meccanismi TGF-β-mediati [57]. Anche il miR-21 è positivamente regolato dal TGF-β e la sua inibizione ha mostrato effetti sulla riduzione della fibrosi renale in modelli murini [58] (full text). Il miR-192 svolge un ruolo anti-fibrotico: è stato osservato che una sottoespressione di questo miRNA è associata ad un aumento della fibrosi interstiziale e ad un basso eGFR (Estimated Glomerular Filtration Rate) [22] (full text). Il miR-433 è stato recentemente identificato come uno dei fattori chiave del pathway TGF-β/Smad3 che porta alla fibrosi renale. L’inibizione di questo miRNA sopprime l’apposizione della matrice come dimostrato da studi condotti in vivo, nei quali la soppressione del miR-433 riduce la fibrosi renale [59].

MicroRNA e trapianto renale

Il trapianto renale è la terapia di prima scelta nell’uremia terminale ed i pazienti sono sottoposti per tutta la vita ad una terapia immunosoppressiva al fine di evitare il rigetto del graft [60] (full text). Quest’ultimo processo è dovuto all’attivazione dei linfociti del ricevente rivolti verso gli antigeni del graft che non vengono riconosciuti come self. I miRNA sono coinvolti nella regolazione dei geni implicati nell’immunità adattativa ed innata. Per questo motivo essi sono considerati potenziali biomarcatori predittivi di rigetto. In particolare alcuni studi hanno esaminato il profilo di espressione dei miRNA in campioni provenienti da pazienti sottoposti a trapianto, trovando miRNA up-regulated (let-7c, miR-10a, miR-125a, miR-30, miR-32) e down-regulated (miR-142, miR-155, miR-223, miR-146a, miR-342) [61]. Tra questi miRNA, i miR-142, miR-155 e miR-223 mostrano una down-regulation anche nelle cellule mononucleate estratte dal sangue periferico dei pazienti durante la fase acuta del rigetto del rene [62] (full text). Altri Ricercatori hanno evidenziato, in campioni di sedimento urinario provenienti da pazienti in fase acuta di rigetto, up-regulation dei miR-10a/b e miR-210 [63] (full text). Se confermati da ulteriori studi questi miRNA potrebbero rappresentare, in tale contesto, biomarcatori emergenti di rigetto.

MicroRNA e carcinoma renale (RCC)

Nell’ultimo decennio molti studi hanno permesso di identificare una certa correlazione tra la disregolazione di alcuni miRNA sia con l’insorgenza di diverse neoplasie che con la prognosi delle neoplasie stesse [64] (full text) [65] (full text). Il miR-21 è uno dei miRNA correlati al cancro più studiati e potrebbe rappresentare il fattore oncogenico più rilevante nella maggior parte dei tumori [66] (full text). L’up-regulation del miR-21, tramite la modulazione di numerosi geni, incrementa la proliferazione della neoplasia, la sua invasività e le sue potenzialità metastatiche compromettendo, inoltre, la risposta cellulare alla somministrazione di farmaci chemioterapici[67] [68] (full text). Dey et al [69] (full text) hanno evidenziato che il miR-21 media la regolazione post-trascrizionale di PTEN, che a sua volta è responsabile dell’attivazione del pathway Akt/TORC1, che ha come effetto l’incremento della proliferazione delle cellule neoplastiche renali. Inoltre, svolgendo un ruolo cruciale nell’incremento anche del processo di iperplasia delle cellule renali, il miR-21 è strettamente correlato con il processo di metastatizzazione [70]. Recenti studi hanno dimostrato che il miR-21 costituisce un fattore prognostico indipendente per pazienti affetti da RCC in assenza di metastasi [71]. Come già menzionato, i miR-1 e miR-133b risultano essere down-regulated sia in vitro che nelle biopsie di carcinoma renale [34] (full text). Inoltre, esperimenti di trasfezione in vitro hanno dimostrato che questi miRNA potrebbero svolgere un ruolo anti-tumorale a livello renale [72]. Un altro miRNA, il miR-199a, risulta essere down-regulated nelle biopsie renali nelle quali si assiste ad up-regulation del target del miRNA, GSK-3 (glycogen synthase kinase 3). La down-regulation del miR-199a mostra correlazione anche con la stadiazione del tumore. La ri-espressione del miR-199a down-regola GSK-3 riducendo la crescita delle cellule tumorali, costituendo un nuovo potenziale target terapeutico per il RCC [73] Tabella 1.

Potenzialità diagnostiche e terapeutiche

La caratteristica della tessuto- o organo- specificità dei miRNA li rende ottimi candidati per lo sviluppo e la validazione del loro utilizzo come biomarcatori diagnostici. A tal proposito, di interesse sempre più crescente sono i miRNA circolanti, riscontrabili in tutti i fluidi (plasma, siero, urina, umor vitreo, etc) dove sono relativamente stabili. I miRNA circolanti sono protetti dalla digestione mediata da RNasi o perché contenuti in vescicole (esosomi) o perché complessati con la proteina Argonauta-2 [74] (full text). La scoperta del coinvolgimento dei miRNA nei pathways che conducono all’insorgenza di numerose patologie umane li ha posti al centro di un crescente interesse. In particolare, numerose ricerche mirano allo sviluppo di tecniche in grado di inibire queste molecole in vivo. L’inibizione dell’attività dei miRNA a scopo terapeutico può avvenire tramite diverse metodologie. Possono essere utilizzati inibitori costituiti da oligonucleotidi antisenso (antagomir) che hanno come target il miRNA maturo. Gli antagomir, che vengono prodotti chimicamente, contengono anche un residuo di colesterolo che facilita il loro ingresso all’interno delle cellule [75]. I miRNA possono essere inibiti anche tramite l’introduzione di ripetizioni in tandem di siti di legame dei miRNA, una tecnologia che prende il nome di Decoy [76]. Nelle patologie renali dove i miRNA sono down-regulated si ha la traduzione dell’mRNA target e la conseguente produzione della proteina da esso codificata. Seguendo questo modello molecolare, introducendo una molecola di RNA complementare al suo target si potrebbe mimare la funzione molecolare del miRNA coinvolto, ripristinando il controllo post-trascrizionale da esso esercitato. Nello specifico, viene prodotta chimicamente una molecola di RNA che all’estremità 5’ possiede una sequenza nucleotidica complementare al 3’ UTR dell’mRNA bersaglio che, introdotto nelle cellule, è in grado di ripristinare la regolazione post-trascrizionale esercitata in condizioni fisiologiche dal miRNA [77]. Per limitare, invece, gli effetti patologici innescati da una continua up-regulation di un miRNA, è possibile avvalersi di vettori virali che codificano per shRNA (short hairpin RNA), che hanno come bersaglio molecolare il miRNA maturo [78] (full text). Le metodiche precedentemente trattate hanno già fornito risultati promettenti in modelli murini [23] (full text) [79] (full text), anche se dovranno essere condotti studi e ricerche più approfondite dal momento che i pathways molecolari coinvolti sono molto complessi.

Conclusioni e prospettive future

Il potenziale clinico dei numerosi studi sperimentali riportati in letteratura è evidente anche in questa fase iniziale di studio sui miRNA. Necessariamente restano aperti importanti quesiti relativi al potenziale uso dei miRNA nella terapia delle nefropatie quali la modalità di somministrazione e la specificità d’organo e di tessuto. L’utilità dei miRNA circolanti come biomarkers delle nefropatie apre nuovi scenari, ma attende conferme. La possibilità per il clinico di effettuare diagnosi non più su biopsie solide ma su biopsie liquide, ovvero sui fluidi biologici, costituisce un importante traguardo soprattutto nella prospettiva di avvalersi di metodiche meno invasive per il paziente. Non vi è, comunque, alcun dubbio che, nel prossimo futuro, una maggiore comprensione delle funzioni dei miRNA e delle vescicole che li trasportano e li veicolano all’interno delle cellule possa aprire importanti prospettive in termini di diagnosi, patogenesi e trattamento di rilevanti patologie nel paziente nefropatico.

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Tabella 1
Tabella riassuntiva sul ruolo dei miRNA nelle principali nefropatie trattate nel testo

Patologia miRNA up-regulated miRNA down-regulated Funzione Referenza
ND miR-192 Aumento della fibrosi [23-24]
miR-216 miR-217 [25]
miR-377 Aumento della produzione di fibronectina [29]
ADPKD miR-17 Aumento della cistogenesi [30-31]
miR-1 miR-133b Possibile correlazione tra ADPKD e RCC [34]
IgA1N miR-148b Produzione di IgA1 galattosio-deficienti [37]
let-7b
miR-146a miR-155 Aumento dell’espressione di numerose citochine pro-infiammatorie [38]
miR-21 Aumento della fibrosi [39]
FSGS miR-30a miR-30b Effetti protettivi sui podociti [42]
miR-193a Riduzione della produzione di podocalixina e podocina [43]
NL miR-130b-3p Regolazione della transizione mesenchimale [48-49-50]
GMN miRNA-30 family Effetti protettivi sui podociti [51]
IRA miR-16 miR-320 Coinvolgimento nei pathway che conducono alla patologia [54]
miR-210 Correlazione con l’incidenza di mortalità [55]
FIBROSI RENALE miR-29 Ruolo anti-fibrotico [57]
miR-192 [22]
miR-433 Aumento della fibrosi [59]
miR-21 [58]
TRAPIANTO RENALE miR-142 miR-155 miR-223 Correlazione preliminare con il rigetto [62]
miR-10a miR-210 [63]
CARCINOMA RENALE miR-21 Proliferazione delle cellule neoplastiche [70]
miR-1 miR-133b Possibile correlazione tra ADPKD e RCC

Effetti anti-tumorali

[34-72]
miR-199a Riduzione della proliferazione delle cellule neoplastiche [73]

ND: Nefropatia diabetica; ADPKD: Nefropatia policistica autosomica dominante dell’adulto; IgAN: Glomerulopatia a depositi di IgA; FSGS: Glomerulosclerosi focale e segmentale; NL: Nefrite lupica; GNM: Glomerulonefrite membranosa; IRA: Insufficienza renale acuta; RCC: Carcinoma renale