MicroRNA-140 in pathogenesis and treatment of osteoarthritis

Osteoartritt (OA) er en leddsykdom som rammer rundt 12% av den voksne befolkningen. Det 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 skader, 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. Vi har også vist at, når vi lager bruskceller fra stamceller så stiger nivået av miR-140 fra null til svært høye verdier. 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 og så lager ny brusk fra 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. Den første delen av prosjektet skal undersøke nøyaktig hvordan miR-140 virker. For det ønsker vi å slå uttrykket av miR-140 helt ned ved hjelp av Crispr/Cas metoder. Dette har vist seg å være mye vanskeligere enn vi hadde trodd, fordi at når vi overfører så store mengder DNA til cellene som er nødvendig for denne strategien så dør de fleste cellene. Siden vi hittil har arbeidet med bruskceller og mesenchymale stamceller, som begge har kun et begrenset antall celledelinger til disposisjon før de dør, har dette gjort at vi ikke har fått nok celler etter transfeksjonen til å gjøre forsøkene våre. Vi har derfor endret strategi for å hemme miR-140, og vi skal også begynne å gjøre disse forsøkene i pluripotente stamceller. Disse cellene deler seg et uendelig antall ganger, og vi vil derfor få nok celler til å gjøre forsøkene våre selv om mange celler dør etter Crispr/Cas-behandling. Vi håper at disse nye strategiene skal gjøre det mulig for oss å kunne studere detaljene i hvordan miR-140 virker. Den andre delen av prosjektet går ut på å undersøke om miR-140 kan brukes i behandling av OA. Vår strategi her er å lage OA i mus ved å injisere brusk-nedbrytende collagenase. De musene vi skal bruke er laget slik at, hvis betennelse oppstår så vil det igangsette utskillelsen av et lys som kan oppdages og kvantifiseres ved hjelp av et ultrasensitivt kamera. Når OA oppstår vil det altså skinne lys fra leddet, og hvis miR-140 som er injisert inn i leddet virker positivt, så vil lyset reduseres eller slås av. Vi har tilgang på slike mus. Prosjektet er nå i en fase hvor vi optimaliserer de som skal injiseres inn i leddet.

Osteoartritt (OA) er en leddsykdom som rammer rundt 12% av den voksne befolkningen. Det 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 skader, 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. Vi har også vist at, når vi lager bruskceller fra stamceller så stiger nivået av miR-140 fra null til svært høye verdier. 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 og så lager ny brusk fra 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. Den første delen av prosjektet skal undersøke nøyaktig hvordan miR-140 virker. For det ønsker vi å slå uttrykket av miR-140 helt ned ved hjelp av Crispr/Cas metoder. Dette har vist seg å være mye vanskeligere enn vi hadde trodd, fordi at når vi overfører så store mengder DNA til cellene som er nødvendig for denne strategien så dør de fleste cellene. Siden vi hittil har arbeidet med bruskceller og mesenchymale stamceller, som begge har kun et begrenset antall celledelinger til disposisjon før de dør, har dette gjort at vi ikke har fått nok celler etter transfeksjonen til å gjøre forsøkene våre. Vi har derfor endret strategi for å hemme miR-140, og vi skal også begynne å gjøre disse forsøkene i pluripotente stamceller. Disse cellene deler seg et uendelig antall ganger, og vi vil derfor få nok celler til å gjøre forsøkene våre selv om mange celler dør etter Crispr/Cas-behandling. Vi håper at disse nye strategiene skal gjøre det mulig for oss å kunne studere detaljene i hvordan miR-140 virker. Den andre delen av prosjektet går ut på å undersøke om miR-140 kan brukes i behandling av OA. Vår strategi her er å lage OA i mus ved å destabilisere kneleddets mediale menisk. De musene vi skal bruke er laget slik at, hvis betennelse oppstår så vil det igangsette utskillelsen av et lys som kan oppdages og kvantifiseres ved hjelp av et ultrasensitivt kamera. Når OA oppstår vil det altså skinne lys fra leddet, og hvis miR-140 som er injisert inn i leddet virker positivt, så vil lyset reduseres eller slås av. Vi har tilgang på slike mus. Prosjektet er nå i en fase hvor vi optimaliserer de som skal injiseres inn i leddet. Dette prosjektet begynte i mars 2015. Selv om vi har støtt på tekniske problemer, er prosjektet i rute.