MikroRNA, mimo że odkryto je stosunkowo niedawno, rewolucjonizują świat biologii molekularnej i medycyny precyzyjnej. Jako regulatory ekspresji genów działające po transkrypcji, stają się nieocenionym narzędziem w badaniach nad nowotworami, diagnostyce płynnej, a także w tworzeniu innowacyjnych terapii celowanych. Dr Lohit Khera, kierujący działem sprzedaży naukowej w Norgen Biotek, dzieli się swoimi spostrzeżeniami na temat rosnącego znaczenia mikroRNA i najnowszych technologii umożliwiających ich skuteczne izolowanie oraz analizę.
Początkowe zainteresowanie mikroRNA wynikało z przełomowego odkrycia ich roli jako regulatorów ekspresji genów. Dziś te cząsteczki znajdują zastosowanie znacznie szersze – od ustalania biomarkerów w biopsjach ciekłych, przez diagnostykę chorób zakaźnych, aż po tworzenie molekularnych terapii. W ciągu ostatniej dekady mikroRNA przeszły z sal badawczych do laboratoriów klinicznych, stając się namacalnym dowodem na to, jak badania podstawowe napędzają rozwój medycyny spersonalizowanej.
Dlaczego mikroRNA są dziś tak intrygującym celem badawczym? Odpowiedź leży w ich unikalnej biologii. Działają one niczym molekularne przełączniki, kontrolując całe sieci genów. Co więcej, ich stabilność w płynach ustrojowych, jak krew, ślina czy mocz, czyni je doskonałym materiałem do diagnostyki bezinwazyjnej. Specyficzność ekspresji w zależności od tkanki i choroby sprawia, że mogą służyć jako swoiste „odciski palców” danego schorzenia.
Dla badaczy szczególnie ważna jest możliwość izolowania pełnego spektrum RNA, zwłaszcza tego drobnocząsteczkowego. Niestety, konwencjonalne metody ekstrakcji RNA często faworyzują długie transkrypty, pomijając przy tym maleńkie, lecz kluczowe mikroRNA. Wysoka jakość oraz odpowiednie stężenie tych cząsteczek są niezbędne zarówno do profilowania ekspresji, jak i sekwencjonowania, zwłaszcza przy pracy z trudnymi próbkami, takimi jak materiały FFPE czy płyny ustrojowe o niskiej zawartości RNA.
Jednym z największych wyzwań w badaniach nad małymi RNA jest ich niska obfitość oraz obecność szumów tła biologicznego. Wiele tradycyjnych technologii ekstrakcji nie radzi sobie z pełnym odzyskiwaniem mikroRNA, a stosowanie silnych chemikaliów lub dodatkowego RNA nośnikowego może pogarszać jakość uzyskanego materiału. Przełomem okazało się zastosowanie w Norgen Biotek żywicy węglika krzemu, która pozwala na wysokowydajne wiązanie mikroRNA bez konieczności stosowania zbędnych dodatków. To rozwiązanie zwiększa czułość analiz, eliminując zanieczyszczenia, które wpływają negatywnie na jakość danych uzyskiwanych w sekwencjonowaniu NGS.
Twórcą Norgen Biotek, kanadyjskiej firmy stojącej za tymi innowacjami, był dr Yosef Haj-Ahmad. Jego celem było stworzenie platformy umożliwiającej efektywną izolację materiału genetycznego z wymagających próbek – takich jak surowica czy formalinowane preparaty tkankowe. W odpowiedzi na trudności związane z uzyskiwaniem rzetelnych danych z mikroRNA powstała technologia oparta na żywicy węglika krzemu, która zapewnia wysoką jakość i ilość RNA nawet z fragmentów o długości zaledwie 20–25 nukleotydów.
W porównaniu do klasycznych metod izolacji RNA z wykorzystaniem krzemionki, technologia Norgen oferuje szerszy profil wiązania. Pozwala ona na skuteczne odzyskiwanie zarówno długich, jak i krótkich cząsteczek RNA, niezależnie od zawartości G/C. Tradycyjne kolumny często faworyzują wyłącznie dłuższe transkrypty – co w kontekście badań nad mikroRNA może prowadzić do poważnych przekłamań i utraty istotnych informacji.
Zastosowania mikroRNA nie ograniczają się wyłącznie do onkologii. W rolnictwie mikroRNA roślin stają się narzędziem do zwiększania odporności upraw na stres i choroby. W diagnostyce rozwijają się testy bazujące np. na ślinie (nowotwory jamy ustnej) czy moczu (choroby nerek), dając szansę na szybkie i bezinwazyjne wykrywanie patologii. Dodatkowo, coraz więcej firm integruje algorytmy sztucznej inteligencji z profilami mikroRNA, tworząc zaawansowane narzędzia predykcyjne do zastosowań klinicznych.
W medycynie personalizowanej mikroRNA zyskują miano „molekularnych odcisków palców” chorób. Ich zmienność w czasie, specyfika tkankowa i zdolność do odzwierciedlania rzeczywistego stanu fizjologicznego czynią je idealnym biomarkerem pozwalającym na dobór najbardziej skutecznych terapii. W onkologii mikroRNA mogą pomóc w podziale pacjentów na grupy odpowiadające na leczenie lub predysponować do reakcji na konkretne leki.
Ostatnie Nagrody Nobla za odkrycia związane z RNA – w tym opracowanie modyfikowanego mRNA dla szczepionek przeciwko COVID-19 – potwierdzają rosnące znaczenie tej cząsteczki w biologii molekularnej. RNA przestaje być wyłącznie „posłańcem informacji genetycznej”, a staje się samodzielnym narzędziem terapeutycznym, diagnostycznym i analitycznym. Świadczy to o tym, że RNA będzie coraz silniej obecne w przyszłości biomedycyny, jako główny bohater kolejnych innowacji.
Na zakończenie warto podkreślić rosnącą rolę automatyzacji oraz sztucznej inteligencji w analizie RNA. Gotowe zestawy do ekstrakcji kompatybilne z systemami automatycznymi to dziś konieczność w laboratoriach o dużej przepustowości. Z kolei AI wspomaga analizę subtelnych wzorców ekspresji mikroRNA, które często umykają analizom klasycznym. Dzięki tym technologiom możliwe jest zwiększenie dokładności, standaryzacja procesu oraz redukcja błędów ludzkich — co finalnie wpływa na jakość diagnoz i trafność terapii.
O autorze: Dr Lohit Khera to ekspert w dziedzinie biologii molekularnej, pełniący obecnie funkcję szefa sprzedaży naukowej w Norgen Biotek. Posiada ponad 10-letnie doświadczenie badawcze zdobyte m.in. w prestiżowym Instytucie Naukowym Weizmanna i LSU Health Science Center. Obecnie koncentruje się na wdrażaniu nowoczesnych rozwiązań w dziedzinie diagnostyki molekularnej, w szczególności w kontekście badań nad nowotworami.
