MicroRNA-140 in pathogenesis and treatment of osteoarthritis

Osteoartritt (OA) er en vanlig og invalidiserende leddsykdom. Det finnes for tiden ingen behandling bortsett fra leddprotese. MicroRNA er korte ikke-kodende RNA-molekyler som regulerer geners uttrykk. MikroRNA-140 hemmer OA-utvikling in vitro. Vi ville undersøke mekanismene for dette, og om miR-140 kan brukes i behandling av pasienter med OA Osteoartritt (OA) er en leddsykdom som rammer rundt 12% av den voksne befolkningen. Den er en av de hyppigste årsakene til sykelighet i Norge. Vi vet at faktorer som tidligere bruskskade, betennelsestilstander, overvekt og alder disponerer for sykdommen, men vi kjenner ikke de molekylære mekanismene for hvorfor sykdommen oppstår. Det finnes ingen spesifikk behandling – smertestillende medikamenter og trening kan hjelpe, men til slutt venter leddprotese. microRNA er korte ikke-kodende RNA-molekyler som regulerer geners uttrykk. miR-140 er betraktet som et brusk-spesifikt microRNA, og er nødvendig for utviklingen av normal brusk i fosterlivet. Mus som mangler miR-140 utvikler OA-liknende sykdom, og mus som overuttrykker miR-140 er beskyttet mot visse former for artritt. Vi har vist at miR-140 er det hyppigst forekommende microRNA i human brusk. Hvis vi hemmer uttrykket av miR-140 hemmes også utviklingen av bruskceller. Samtidig hemmes utskillelsen av flere proteiner som er nødvendige for dannelsen av normalt brusk-bindevev. Helt nylig har vi vist at, hvis vi overuttrykker miR-140 i bruskceller fra OA-ledd som vi dyrker under OA-liknende betingelser i laboratoriet så hemmer vi betennelsesproteiner, hemmer degradering av brusk og øker proteiner som er nødvendige for dannelsen av ny brusk. Vi tror derfor at miR-140 kan være en faktor i utviklingen av OA, og håper det vil vise seg at miR-140 injisert i OA-ledd vil kunne reversere sykdomsprosessen. Dette prosjektet tar sikte på å forklare hvordan dette kan skje. I en studie har vi sett på effekten av å overuttrykke de to variantene av miR-140, kalt 5p og 3p, og et tredje microRNA - miR-146 - som også kan være en kandidat for genterapi. Vi har undersøkt et stort antall proteiner etter at disse ble transfektert in i celler hver for seg. Dette arbeidet er publisert. Vi arbeider også med å forstå hvordan funksjonaliteten til sekvenser som er svært like mikroRNA, kalt isomiRs, er sammenliknet med de kanoniske sekvensene. Her har vi identifisert isomiRs av miR-140-3p som er endret i forhold til den kanoniske sekvensen på forskjellige steder i molekylet. En av disse isomiRs viser seg å ha en betydelig nedregulerende effekt på gener som er knyttet til flere kaskader innen inflammasjonssystemet. Denne isomiR kan også nedregulere HLA klasse II og klasse I molekyler. Dette arbeidet er publisert. Det er søkt om patentbeskyttelse for denne isomiR'en. For å kunne gjøre funksjonelle studier av mikroRNA og deres isomiRs må vi ha gode kontroller. I en separat studie, som nå er submittert, har vi undersøkt ulike aktuelle kontroller for slike eksperimenter. Disse studiene er sammenfattet til et doktorgradsarbeide som ble godkjent av Det medisinske fakultet for graden PhD i 2021. Tildelingen har, ved siden av å resultere i tre interessante fagartikler, en doktorgrad og en patentsøknad gitt oss ny kunnskap om hvordan miR-140 og dets isomiRs virker i en laboratoriemodell for OA. Vi er i ferd med å avslutte dyreforsøk for å finne ut om de effektene vi så i laboratoriemodellen også virker i den levende kroppen. Hvis disse forsøkene blir vellykket, vil vi i samarbeid med kolleger som arbeider med OA-pasienter undersøke om miR-140 er sikker behandling og om det virker sykdomshemmende hos pasienter med tidlig OA. Våre grunnforskningsresultater vil sannsynligvis ikke få så store konsekvenser for helsetjenesten. Derimot, hvis dyreforsøk og senere kliniske forsøk skulle vise at mikroRNA-140 injisert i et affisert ledd vil kunne stoppe, og kanskje til og med reversere utviklingen av OA så vil dette ha svært store konsekvenser for helsetjenesten. Det er i dag mange som behøver symptomlindrende behandling, sykemelding og ofte uføretrygd på grunn av OA. Årlig settes det inn mer enn 15 000 leddproteser. Hvis det viser seg at intraartikulær injeksjon av miR-140 kan stoppe utviklingen av OA så vil det kunne redusere pasienters lidelse, forhindre sykemeldinger og uførhet og redusere antallet leddproteseoperasjoner. Dette vil føre til betydelig reduserte kostnader for flere nivåer i helsetjenesten.