El silenciamiento de ARN o la interferencia de ARN se refiere a una familia de efectos de silenciamiento de genes mediante los cuales la expresión génica está regulada negativamente por ARN no codificantes como los microARN . El silenciamiento de ARN también puede definirse como la regulación específica de secuencia de la expresión génica desencadenada por ARN bicatenario ( dsRNA ). [1] Los mecanismos de silenciamiento del ARN están muy conservados en la mayoría de los eucariotas . [2] El ejemplo más común y bien estudiado es el ARN de interferencia ( ARNi ), en el que el microARN expresado de forma endógena ( miARN) o ARN interferente pequeño derivado de forma exógena ( ARNip ) induce la degradación del ARN mensajero complementario . Se han identificado otras clases de ARN pequeño, incluido el ARN que interactúa con piwi ( piRNA ) y su subespecie, el ARN interferente pequeño asociado a la repetición ( rasiRNA ). [3]
Fondo
El silenciamiento de ARN describe varias vías relacionadas mecánicamente que están involucradas en el control y la regulación de la expresión génica. [4] [5] [6] Las vías de silenciamiento del ARN están asociadas con la actividad reguladora de ARN pequeños no codificantes (aproximadamente de 20 a 30 nucleótidos de longitud) que funcionan como factores involucrados en la inactivación de secuencias homólogas, promoviendo la actividad endonucleasa, detención de la traducción, y / o modificación cromática o de ADN. [7] [8] [9] En el contexto en el que se estudió por primera vez el fenómeno, se encontró que el ARN pequeño juega un papel importante en la defensa de las plantas contra los virus. Por ejemplo, estos estudios demostraron que las enzimas detectan el ARN bicatenario ( dsRNA ) que normalmente no se encuentra en las células y lo digieren en pequeños trozos que no pueden causar enfermedades. [10] [11] [12] [13] [2]
Si bien se comprenden algunas funciones del silenciamiento del ARN y su maquinaria, muchas no. Por ejemplo, se ha demostrado que el silenciamiento de ARN es importante en la regulación del desarrollo y en el control de los eventos de transposición. [14] Se ha demostrado que el silenciamiento del ARN desempeña un papel en la protección antiviral en plantas e insectos. [15] También en la levadura, se ha demostrado que el silenciamiento del ARN mantiene la estructura de la heterocromatina. [16] Sin embargo, el papel variado y matizado del silenciamiento del ARN en la regulación de la expresión génica sigue siendo una investigación científica en curso. Se ha propuesto una gama de funciones diversas para un número creciente de secuencias de ARN pequeñas caracterizadas, por ejemplo, regulación del desarrollo, destino de las células neuronales, muerte celular, proliferación, almacenamiento de grasa, destino de las células hematopoyéticas, secreción de insulina. [17]
El silenciamiento del ARN funciona reprimiendo la traducción o escindiendo el ARN mensajero ( ARNm ), dependiendo de la cantidad de complementariedad del emparejamiento de bases. El ARN se ha investigado ampliamente dentro de su papel como intermediario en la traducción de genes en proteínas. [18] Sin embargo, los investigadores solo comenzaron a abordar funciones reguladoras más activas a partir de fines de la década de 1990. [19] El estudio histórico que proporciona una comprensión del primer mecanismo identificado fue publicado en 1998 por Fire et al., [1] demostrando que el ARN bicatenario podría actuar como desencadenante del silenciamiento génico. [19] Desde entonces, se han identificado y caracterizado varias otras clases de silenciamiento de ARN. [4] Actualmente, se está explorando el potencial terapéutico de estos descubrimientos, por ejemplo, en el contexto de la terapia génica dirigida. [20] [21]
Si bien el silenciamiento de ARN es una clase de mecanismos en evolución, un tema común es la relación fundamental entre los ARN pequeños y la expresión génica. [8] También se ha observado que las principales vías de silenciamiento de ARN actualmente identificadas tienen mecanismos de acción que pueden involucrar tanto el silenciamiento génico postranscripcional (PTGS) [22] como las vías de silenciamiento génico dependiente de cromatina (CDGS). [4] CDGS implica el ensamblaje de pequeños complejos de ARN en transcripciones nacientes y se considera que abarca los mecanismos de acción que implican el silenciamiento del gen transcripcional (TGS) y el silenciamiento del gen co-transcripcional (CTGS). [23] Esto es significativo al menos porque la evidencia sugiere que los ARN pequeños juegan un papel en la modulación de la estructura de la cromatina y TGS. [24] [25]
A pesar del enfoque temprano en la literatura sobre la interferencia de ARN ( ARNi ) como un mecanismo central que ocurre al nivel de la traducción del ARN mensajero, desde entonces se han identificado otros en la familia más amplia de vías de silenciamiento de ARN conservado que actúan a nivel de ADN y cromatina. [26] El silenciamiento de ARN se refiere a la actividad de silenciamiento de una variedad de ARN pequeños y generalmente se considera una categoría más amplia que el ARNi. Si bien los términos a veces se han utilizado indistintamente en la literatura, el ARNi se considera generalmente como una rama del silenciamiento del ARN. En la medida en que sea útil establecer una distinción entre estos conceptos relacionados, se puede pensar que el silenciamiento de ARN se refiere al esquema más amplio de pequeños controles relacionados con ARN involucrados en la expresión génica y la protección del genoma contra secuencias de ADN repetitivas móviles, retroelementos, y transposones en la medida en que puedan inducir mutaciones. [27] Los mecanismos moleculares para el silenciamiento del ARN se estudiaron inicialmente en plantas [12], pero desde entonces se han ampliado para abarcar una variedad de temas, desde hongos hasta mamíferos, lo que proporciona una fuerte evidencia de que estas vías están altamente conservadas. [28]
Al menos tres clases principales de pequeños ARN Actualmente se han identificado, a saber: ARN interferente pequeño ( siRNA ), microARN ( miARN ) y ARN de pío-interactuando ( piRNA ).
pequeño ARN de interferencia (ARNip)
Los ARNip actúan en el núcleo y el citoplasma y están involucrados en el ARNi y en el CDGS. [4] Los siRNA provienen de precursores de dsRNA largos derivados de una variedad de precursores de RNA monocatenario (ssRNA), como los RNA sentido y antisentido. Los ARNip también provienen de ARN en horquilla derivados de la transcripción de regiones repetidas invertidas. Los ARNip también pueden surgir enzimáticamente de precursores de ARN no codificantes. [29] El volumen de literatura sobre siRNA dentro del marco de RNAi es extenso.
microARN (miARN)
La mayoría de los miARN actúan en el citoplasma y median en la degradación o detención de la traducción del ARNm. [30] Sin embargo, se ha demostrado que algunos miARN de plantas actúan directamente para promover la metilación del ADN. [31] Los miARN provienen de precursores de horquilla generados por las enzimas RNaseIII Drosha y Dicer . [32] Tanto el miARN como el ARNip forman el complejo de silenciamiento inducido por ARN ( RISC ) o la forma nuclear de RISC conocida como complejo de silenciamiento transcripcional inducido por ARN ( RITS ). [33] El volumen de literatura sobre miRNA en el marco de RNAi es extenso.
Tres regiones primarias sin traducir y microARN
Tres regiones primarias no traducidas (3'UTR) de ARN mensajero (ARNm) a menudo contienen secuencias reguladoras que causan interferencia de ARN postranscripcionalmente. Tales 3'-UTR a menudo contienen sitios de unión tanto para microARN (miARN) como para proteínas reguladoras. Al unirse a sitios específicos dentro de la 3'-UTR, los miARN pueden disminuir la expresión génica de varios ARNm inhibiendo la traducción o provocando directamente la degradación del transcrito. El 3'-UTR también puede tener regiones silenciadoras que se unen a proteínas represoras que inhiben la expresión de un ARNm.
El 3'-UTR a menudo contiene elementos de respuesta de microARN (MRE) . Los MRE son secuencias a las que se unen los miARN. Estos son motivos prevalentes dentro de 3'-UTR. Entre todos los motivos reguladores dentro de las 3'-UTR (por ejemplo, incluidas las regiones silenciadoras), los MRE constituyen aproximadamente la mitad de los motivos.
A partir de 2014, el sitio web miRBase , [34] un archivo de secuencias y anotaciones de miARN , enumeró 28.645 entradas en 233 especies biológicas. De estos, 1.881 miARN estaban en loci de miARN humanos anotados. Se predijo que los miARN tenían un promedio de aproximadamente cuatrocientos ARNm diana (que afectaban la expresión de varios cientos de genes). [35] Freidman y col. [35] estiman que> 45.000 sitios objetivo de miARN dentro de las 3'UTR de ARNm humano se conservan por encima de los niveles de fondo, y> 60% de los genes codificadores de proteínas humanas han estado bajo presión selectiva para mantener el apareamiento con los miARN.
Los experimentos directos muestran que un solo miRNA puede reducir la estabilidad de cientos de mRNA únicos. [36] Otros experimentos muestran que un solo miARN puede reprimir la producción de cientos de proteínas, pero que esta represión a menudo es relativamente leve (menos del doble). [37] [38]
Los efectos de la desregulación de la expresión génica por miARN parecen ser importantes en el cáncer. [39] Por ejemplo, en los cánceres gastrointestinales, nueve miARN han sido identificados como alterados epigenéticamente y efectivos para regular negativamente las enzimas reparadoras del ADN. [40]
Los efectos de la desregulación de la expresión génica por miARN también parecen ser importantes en los trastornos neuropsiquiátricos, como la esquizofrenia, el trastorno bipolar, la depresión mayor, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y los trastornos del espectro autista. [41] [42] [43]
ARN que interactúa con piwi (piRNA)
Los piRNA representan la clase más grande de pequeñas moléculas de ARN no codificantes expresadas en células animales, derivadas de una gran variedad de fuentes, que incluyen ADN repetitivo y transposones. [44] Sin embargo, la biogénesis de piRNAs también es la menos conocida. [45] Los piRNAs parecen actuar tanto a nivel postranscripcional como de cromatina. Se diferencian de los miARN debido al menos a un aumento en términos de tamaño y complejidad. Los ARN interferentes pequeños asociados a repeticiones ( rasiRNA ) se consideran una subespecie de piRNA. [3]
Mecanismo
El flujo mecanicista más básico para el silenciamiento de ARN es el siguiente: (Para obtener una explicación más detallada del mecanismo, consulte el artículo ARNi: mecanismo celular ).
1: ARN con construcciones de horquilla / panhandle de repeticiones invertidas -> 2: ARNdc -> 3: miARN / ARNip -> 4: RISC -> 5: Destrucción del ARNm diana
- Se ha descubierto que el mejor precursor de un buen silenciamiento de ARN es tener ARN antisentido monocatenario con repeticiones invertidas que, a su vez, construyen pequeñas construcciones de ARN en horquilla y panhandle. [6] Las construcciones horquilla o panhandle existen para que el ARN pueda permanecer independiente y no aparearse con otras cadenas de ARN.
- Estos pequeños ARN en horquilla y / o panhandles luego se transportan desde el núcleo al citosol a través del receptor de exportación nuclear llamado exportin-5, y luego se transforman en un ARNdc, un ARN bicatenario, que, como el ADN, es una serie bicatenaria. de nucleótidos . Si el mecanismo no utiliza dsRNA, sino solo hebras simples, habría una mayor probabilidad de que se hibridara con otros mRNA "buenos". Como doble hebra, se puede mantener de guardia para cuando se necesite.
- El dsRNA luego es cortado por un Dicer en pequeñas hebras (21-28 nt = nucleótidos de largo) de miARN ( microARN ) o ARNip (ARN de interferencia cortos). Un Dicer es una endoribonucleasa RNasa , que es un complejo de una proteína mezclada con hebra (s) de ARN.
- Por último, los miARN / ARNip bicatenarios se separan en hebras simples; la hebra de ARN antisentido de las dos se combinará con otro complejo de enzima endoribonucleasa llamado RISC ( complejo de silenciamiento inducido por ARN ), que incluye el componente catalítico Argonaute , y guiará al RISC para romper el ARNm diana "perfectamente complementario" o ARN genómico viral para que pueda ser destruido. [2] [6]
- Significa que en base a un área específica de secuencia corta, se cortará un ARNm correspondiente. Para asegurarse, también se cortará en muchos otros lugares. (Si el mecanismo solo funcionara con un tramo largo, entonces habría una mayor probabilidad de que no tuviera tiempo para coincidir con su ARNm largo complementario). También se ha demostrado que los ARN de interferencia cortos asociados repetidamente ( rasiRNA ) tienen una papel en la orientación de la modificación de la cromatina. [2]
Para obtener una explicación animada del mecanismo de RNAi por Nature Reviews, consulte la sección Enlaces externos a continuación.
Funciones biologicas
Inmunidad frente a virus o transposones
El silenciamiento de ARN es el mecanismo que utilizan nuestras células (y las células de todos los reinos ) para combatir los virus y transposones de ARN (que se originan tanto en nuestras propias células como en otros vehículos). [2] En el caso de los virus de ARN, estos son destruidos inmediatamente por el mecanismo citado anteriormente. En el caso de los transposones, es un poco más indirecto. Dado que los transposones se encuentran en diferentes partes del genoma, las diferentes transcripciones de los diferentes promotores producen ARNm complementarios que pueden hibridar entre sí. Cuando esto sucede, la maquinaria de ARNi entra en acción, debilitando los ARNm de las proteínas que serían necesarias para mover los propios transposones. [46]
Regulación descendente de genes
Para obtener una explicación detallada de la regulación a la baja de genes, consulte RNAi: regulación a la baja de genes
Regulación ascendente de genes
Para obtener una explicación detallada de la regulación por aumento de genes, consulte RNAi: regulación por aumento de genes
El silenciamiento de ARN también se regula
De la misma manera que el silenciamiento de ARN regula los ARNm diana aguas abajo , el propio silenciamiento del ARN está regulado. Por ejemplo, las señales de silenciamiento se propagan entre las células mediante un grupo de enzimas llamadas RdRP ( ARN polimerasas dependientes de ARN ) o RDR. [2]
Aplicaciones prácticas
La comprensión cada vez mayor de los mecanismos de silenciamiento de genes de ARN pequeño que involucran la degradación de ARNm específico de secuencia mediada por ARNdc ha impactado directamente en los campos de la genómica funcional, la biomedicina y la biología experimental. La siguiente sección describe varias aplicaciones que involucran los efectos del silenciamiento de ARN. Estos incluyen usos en biotecnología, terapéutica e investigación de laboratorio. También se están aplicando técnicas bioinformáticas para identificar y caracterizar un gran número de ARN pequeños y sus objetivos.
Biotecnología
La introducción artificial de dsRNA o siRNA largos se ha adoptado como una herramienta para inactivar la expresión génica, tanto en células cultivadas como en organismos vivos. [2] La resolución estructural y funcional de ARN pequeños como efectores del silenciamiento del ARN ha tenido un impacto directo en la biología experimental. Por ejemplo, el dsRNA puede sintetizarse para tener una secuencia específica complementaria a un gen de interés. Una vez introducido en una célula o sistema biológico, se reconoce como material genético exógeno y activa la vía de silenciamiento del ARN correspondiente. Este mecanismo puede usarse para efectuar disminuciones en la expresión génica con respecto a la diana, útil para investigar la pérdida de función de genes en relación con un fenotipo. Es decir, el estudio de los efectos fenotípicos y / o fisiológicos de las disminuciones de expresión puede revelar el papel de un producto génico. Los efectos observables se pueden matizar, de modo que algunos métodos pueden distinguir entre "knockdown" (disminución de la expresión) y "knockout" (eliminar la expresión) de un gen. [47] Las tecnologías de interferencia de ARN se han señalado recientemente como una de las técnicas más ampliamente utilizadas en genómica funcional. [48] Se han utilizado pantallas desarrolladas con ARN pequeños para identificar genes implicados en procesos fundamentales como la división celular, la apoptosis y la regulación de las grasas.
Biomedicina
Desde al menos mediados de la década de 2000, ha habido un interés cada vez mayor en el desarrollo de ARN de interferencia cortos para aplicaciones biomédicas y terapéuticas. [49] Para reforzar este interés hay un número creciente de experimentos que han demostrado con éxito el potencial clínico y la seguridad de los ARN pequeños para combatir enfermedades que van desde infecciones virales hasta cáncer, así como trastornos neurodegenerativos. [50] En 2004, las primeras solicitudes de nuevos fármacos en investigación para el ARNip se presentaron en los Estados Unidos ante la Administración de Alimentos y Medicamentos ; estaba destinado a ser una terapia para la degeneración macular relacionada con la edad . [48] El silenciamiento del ARN in vitro e in vivo se ha logrado mediante la creación de desencadenantes (ácidos nucleicos que inducen ARNi) ya sea mediante la expresión en virus o la síntesis de oligonucleótidos. [51] De manera optimista, muchos estudios indican que las pequeñas terapias basadas en ARN pueden ofrecer armas nuevas y potentes contra patógenos y enfermedades donde los tratamientos de moléculas pequeñas / farmacológicos y vacunas / biológicos han fallado o han demostrado ser menos efectivos en el pasado. [49] Sin embargo, también se advierte que el diseño y la entrega de pequeñas moléculas efectoras de ARN deben considerarse cuidadosamente para garantizar la seguridad y la eficacia.
El papel del silenciamiento del ARN en la terapéutica, la medicina clínica y el diagnóstico es un área de rápido desarrollo y se espera que en los próximos años algunos de los compuestos que utilizan esta tecnología alcancen la aprobación del mercado. Se ha resumido un informe a continuación para resaltar los muchos dominios clínicos en los que el silenciamiento del ARN está desempeñando un papel cada vez más importante, entre los que se encuentran los trastornos oculares y retinianos, el cáncer, los trastornos renales, la disminución de LDL y los antivirales. [51] La siguiente tabla muestra una lista de terapias basadas en ARNi que se encuentran actualmente en varias fases de ensayos clínicos. El estado de estos ensayos se puede controlar en el sitio web ClinicalTrials.gov , un servicio de los Institutos Nacionales de Salud ( NIH ). [52] Se destacan los tratamientos en desarrollo para los trastornos oculares y retinianos, que estuvieron entre los primeros compuestos en alcanzar el desarrollo clínico. AGN211745 (sirna027) (Allergan) y bevasiranib (Cand5) (Opko) se sometieron a desarrollo clínico para el tratamiento de la degeneración macular relacionada con la edad, pero los ensayos terminaron antes de que los compuestos llegaran al mercado. Otros compuestos en desarrollo para afecciones oculares incluyen SYL040012 (Sylentis) y QPI-007 (Quark). SYL040012 (bamosinan) es un fármaco candidato en desarrollo clínico para el glaucoma, una neurdegeneración óptica progresiva asociada con frecuencia a un aumento de la presión intraocular; QPI-007 es un candidato para el tratamiento del glaucoma de ángulo cerrado y la neuropatía óptica isquémica anterior no arterítica; ambos compuestos se encuentran actualmente en ensayos clínicos de fase II. También se están desarrollando varios compuestos para afecciones como el cáncer y las enfermedades raras.
Dominio clínico | Droga | Indicación | Objetivo |
---|---|---|---|
Trastornos oculares y retinianos. | TD101 | Paquioniquia congénita | Mutante de queratina 6A N171K |
Trastornos oculares y retinianos. | QPI-1007 | Neuropatía óptica isquémica anterior no arterítica | Caspasa 2 |
Trastornos oculares y retinianos. | AGN211745 | Degeneración macular relacionada con la edad, neovascularización coroidea | VEGFR1 |
Trastornos oculares y retinianos. | PF-655 | Edema macular diabético, degeneración macular relacionada con la edad | RTP801 |
Trastornos oculares y retinianos. | SYL040012 | Glaucoma | receptor adrenérgico β2 |
Trastornos oculares y retinianos. | Bevasiranib | Edema macular diabético | VEGF |
Trastornos oculares y retinianos. | Bevasiranib | Degeneración macular | VEGF |
Cáncer | CEQ508 | Poliposis adenomatosa familiar | β-catenina |
Cáncer | ALN-PLK1 | Tumor de hígado | PLK1 |
Cáncer | COLMILLO | Tumor solido | Furin |
Cáncer | CALAA-01 | Tumor solido | RRM2 |
Cáncer | SPC2996 | leucemia linfocítica crónica | BCL-2 |
Cáncer | ALN-VSP02 | Tumor solido | VEGF, proteína del huso de kinesina |
Cáncer | NCT00672542 | Melanoma metastásico | LMP2, LMP7 y MECL1 |
Cáncer | Atu027 | Neoplasias sólidas | PKN3 |
Trastornos renales | QPI-1002 / I5NP | Lesión renal aguda | p53 |
Trastornos renales | QPI-1002 / I5NP | Trasplante de riñón con disfunción del injerto | p53 |
Trastornos renales | QPI-1002 / I5NP | Lesión renal insuficiencia renal aguda | p53 |
Reducción de LDL | TKM-ApoB | Hipercolesterolemia | APOB |
Reducción de LDL | PRO-040,201 | Hipercolesterolemia | APOB |
Antivírico | miravirsen | Virus de la hepatitis C | miR-122 |
Antivírico | pHIV7-shI-TAR-CCR5RZ | VIH | Proteína Tat del VIH, ARN TAR del VIH, CCR5 humano |
Antivírico | ALN-RSV01 | RSV | Nucleocápside de RSV |
Antivírico | ALN-RSV01 | VSR en pacientes con trasplante de pulmón | Nucleocápside de RSV |
Desafío principal
Al igual que con los medicamentos fabricados convencionales, el principal desafío en el desarrollo de ramificaciones exitosas de los medicamentos basados en ARNi es la entrega precisa de los desencadenantes de ARNi donde se necesitan en el cuerpo. La razón por la que el antídoto de la degeneración macular ocular tuvo éxito antes que el antídoto para otras enfermedades es que el globo ocular es casi un sistema cerrado y el suero se puede inyectar con una aguja exactamente donde debe estar. Los futuros medicamentos exitosos serán los que puedan aterrizar donde sea necesario, probablemente con la ayuda de nanobots. A continuación se muestra una versión de una tabla [51] que muestra los medios existentes de administración de los activadores de RNAi.
Especies / formulación | Capacidad de envasado | Aplicaciones y consideraciones |
---|---|---|
Vector viral | ||
Adenovirus | Generalmente <10 Kb | vector dsDNA con gran capacidad de empaquetamiento, expresión transitoria, altamente inmunogénico |
Virus adenoasociado (AAV) | ~ 4.5 KB | vector ssDNA, pequeña capacidad de empaquetamiento, levemente inmunogénico, expresión duradera en células que no se dividen, la pseudotipificación / ingeniería de la cápside facilita el direccionamiento celular específico |
Lentivirus | Hasta 13,5 Kb | Vector de ARN, formas competentes e incompetentes de integración disponibles, menos inmunogénico que el adenovirus o AAV, el pseudo tipado de la envoltura facilita el direccionamiento celular, la producción clínica es más difícil que para el adenovirus o AAV |
Virus del herpes simple | 150 Kb | Vector de ADN, episomal, expresión duradera, inmunogénico |
Especies de vectores bacterianos (las minicélulas bacterianas pueden transportar plásmidos, ARNip o fármacos) | ||
Escherichis coli , S. Typhymurium | Entrega de ARN en horquilla corta o ARNip al tejido intestinal | |
Formulaciones no virales | ||
Nanopartícula | Autoensamblaje, puede apuntar a receptores específicos, requiere experiencia técnica para prepararse | |
Partícula estable de lípidos de ácido nucleico (SNALP) | Estable para entrega sistémica, entrega de tinte celular amplio | |
Aptamer | La selección de receptores específicos requiere un cribado sofisticado para desarrollar | |
Colesterol | Estable para entrega sistémica, entrega de tipo celular amplio |
Laboratorio
La comunidad científica se ha apresurado a aprovechar el silenciamiento de ARN como herramienta de investigación. El direccionamiento estratégico del ARNm puede proporcionar una gran cantidad de información sobre la función del gen y su capacidad para activarse y desactivarse. El silenciamiento de ARN inducido puede servir como método controlado para suprimir la expresión génica. Dado que la maquinaria se conserva en la mayoría de los eucariotas, estos experimentos se adaptan bien a una variedad de organismos modelo. [53] En la práctica, la expresión de ARN en horquilla cortos sintéticos se puede utilizar para alcanzar una caída estable. [54] Si se puede hacer que los promotores expresen estos ARN de horquilla cortos de diseño, el resultado suele ser una eliminación de genes potente, estable y controlada en contextos in vitro e in vivo. [55] Los sistemas de vectores de ARN de horquilla corta pueden considerarse aproximadamente análogos en alcance al uso de sistemas de sobreexpresión de ADNc. [56] En general, los ARN pequeños sintéticos y naturales han demostrado ser una herramienta importante para estudiar la función de los genes tanto en las células como en los animales. [57]
Los enfoques bioinformáticos para identificar ARN pequeños y sus objetivos han devuelto varios cientos, si no miles, de candidatos de ARN pequeños que se predice que afectarán la expresión génica en plantas, C. elegans, D. melanogaster, pez cebra, ratón, rata y ser humano. [58] Estos métodos están dirigidos principalmente a identificar pequeños candidatos de ARN para experimentos de eliminación, pero pueden tener aplicaciones más amplias. Un enfoque bioinformático evaluó los criterios de conservación de la secuencia filtrando los sitios de unión al objetivo complementarios de la semilla. El estudio citado predijo que aproximadamente un tercio de los genes de mamíferos serían regulados, en este caso, por miARN. [59]
Análisis de ética y riesgo-beneficio
Un aspecto del silenciamiento de ARN a considerar son sus posibles efectos fuera del objetivo, toxicidad y métodos de administración. Para que el silenciamiento del ARN se convierta en un fármaco convencional, primero debe superar las típicas cuestiones éticas de la biomedicina. [60] Mediante el análisis de riesgo-beneficio, los investigadores pueden determinar si el silenciamiento del ARN se ajusta a ideologías éticas como la no maleficencia, la beneficencia y la autonomía. [61]
Existe el riesgo de crear virus aptos para la infección que podrían infectar a personas que no lo consienten. [62] También existe el riesgo de afectar a las generaciones futuras con base en estos tratamientos. Estos dos escenarios, con respecto a la autonomía, es posiblemente poco ético. En este momento, los métodos de administración inseguros y los aspectos no deseados de los virus vector se suman al argumento en contra del silenciamiento del ARN. [61]
En términos de efectos fuera del objetivo, el ARNip puede inducir respuestas de interferón innatas, inhibir los miARN endógenos a través de la saturación y puede tener secuencias complementarias a otros ARNm no diana. Estos objetivos fuera de objetivos también podrían tener regulaciones al alza de objetivos, como oncogenes y genes antiapoptóticos. La toxicidad del silenciamiento de ARN aún se está revisando ya que existen informes contradictorios. [61] [62] [63]
El silenciamiento de ARN se está desarrollando rápidamente, por eso, las cuestiones éticas deben discutirse más a fondo. Con el conocimiento de los principios éticos generales, debemos realizar continuamente análisis de riesgo-beneficio. [61]
Ver también
- ARNi
- ARNip
- miARN
- piwiRNA
- rasiRNA
Referencias
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enlaces externos
- La animación de Nature Reviews que explica el mecanismo de ARNi se puede encontrar aquí.