Profili di espressione dei miRNA nelle patologie vitreoretiniche.

MicroRNAs (miRNAs) are non-coding small RNAs, which have been found to regulate gene expression at the post-transcriptional and translational levels. A lot of studies demonstrated that miRNAs regulate various cellular processes, including differentiation, development, aging, apoptosis, oncogenesis and metabolism. Moreover, dysregulation of specific miRNAs is associated with a variety of diseases, including fibrotic disorders. Identification of differenzial pattern expression of miRNAs could be useful for development of novel biomarkers and discovery of new pharmacological targets for human diseases. The aim of our research was to investigate miRNAs regulation in vitreoretinal diseases, as the Macular Hole (MH), Epiretinal Membrane (ERM) and the Proliferative Vitreoretinopathy (PVR). MHs can be seen in highly myopic eyes, or following ocular trauma, but the great majority are idiopathic. Full thickness MHs must be differentiated from pseudoholes caused by ERMs. This is important as ERMs are found in approximately two-thirds of eyes with MH. The macular ERM is a pathology caused by a fibrocellular proliferation on the inner limiting membrane (ILM) followed by cellular contraction. ERM can be either idiopathic or secondary to vitreoretinal diseases, such as proliferative vitreoretinopathy (PVR), diabetic retinopathy, and intraocular inflammation. PVR is a clinical syndrome that occurs after rhegmatogenous retinal detachment (RRD) and its surgical repair, and despite technological advances in vitreoretinal surgery, it is the most common cause of failure in RRD surgery. Identification of deregulated miRNA and associated pathways common to MH, ERM and PVR might help in the challenging search of biomarkers and novel therapeutic strategies. Through our first profiling, we identified 5 miRNAs differentially expressed in patients affected by MH and ERM with respect to controls. More specifically, four were downregulated (miR-19b, miR-24, miR-155, miR-451) and 1 was upregulated (miR-29a); TaqMan® assays of the VH of patients affected by MH and ERM, with respect to controls, showed that the most differentially expressed were miR-19b, mir-24 and miR-142-3p. Our network data showed that deregulation of differentially expressed miRNAs induces an alteration of several pathways associated with genes involved in both MH and ERM. These results would suggest the possibility to exploit a possible ocular pharmaceutical RNA-based treatment against these differentially expressed miRNAs that might be administered to the patients affected by these slow-developing alterations, reducing invasive therapeutic approaches, such as vitrectomy. Later, we identified an altered expression of 20 miRNAs in one or more pathological groups of VH of patients affected by primary RD and a different grading of PVR. The analysis has shown that the expression of 6 miRNAs (miR-143, miR-224, miR-361, miR-452, miR-486-3p, and miR-891a) increased with the worsening of the disease and, according to the gene ontology analysis, they participate in biological processes of epithelial–mesenchymal transition (EMT) (such as cell cycle regulation, adhesion to extracellular matrix and regulation of actin cytoskeleton), in which differentiated RPE-derived cell help induces PVR. To conclude, dysregulated miRNAs in MH, ERM and PVR patients, can target genes regulating pathways linked to mechanisms of fibrosis. Our findings support the assessment of specific miRNAs as potential biomarkers and therapeutic targets in vitreoretinal diseases by means of further preclinical and clinical studies.

I microRNA (miRNA) sono piccoli RNA non codificanti, in grado di regolare l'espressione genica a livello post-trascrizione e traslazionale. Diversi studi hanno dimostrato che i miRNA regolano vari processi cellulari, tra cui la differenziazione, lo sviluppo, l’invecchiamento, l’apoptosi, l’oncogenesi ed il metabolismo. Inoltre, la disregolazione di miRNA specifici è associata a una varietà di malattie, tra cui molti disturbi fibrotici. L'identificazione dei diversi pattern di espressione differenziale dei miRNA potrebbe essere di valore per lo sviluppo di nuovi biomarcatori e la scoperta di nuovi targets farmacologici per le malattie umane. L'obiettivo della nostra ricerca è stato quello di studiare la regolazione dei miRNA nelle malattie vitreoretiniche, come il foro maculare (MH), la membrana epiretinica (ERM) e la vitreoretinopatia proliferante (PVR). I fori maculari (MH) possono essere visti in occhi altamente miopi, o a seguito di traumi oculari, ma la grande maggioranza sono idiopatici. Quelli a tutto spessore devono essere differenziati dagli pseudofori causati dalla trazione esercitata dalla presenza di membrane epiretiniche (ERM). Questo è importante in quanto le ERM si trovano in circa due terzi degli occhi con i MH. Le ERM in sede maculare maculari sono una patologia sono dovuti ad una proliferazione fibrocellulare sulla membrana limitante interna (ILM) seguita da contrazione cellulare. Le ERM possono essere idiopatiche o secondarie a malattie vitreoretiniche, come la PVR, la retinopatia diabetica e patologie infiammatorie intraoculari. La PVR è una sindrome clinica che si verifica dopo il distacco retinico regmatogeno (RRD) e la sua riparazione chirurgica, e nonostante i progressi tecnologici nella chirurgia vitreoretinica, è la causa più comune di fallimento nella chirurgia del distacco di retina regmatogeno (RRD). L'identificazione di miRNA disregolati e di pathways associati comuni a MH, ERM e PVR potrebbe aiutare nella ricerca impegnativa di biomarcatori e nuove strategie terapeutiche. Attraverso il nostro primo profilo di espressione, abbiamo identificato 5 miRNA espressi in modo differenziale nei pazienti affetti da MH e ERM rispetto ai controlli. Più specificamente, quattro erano down-regulated (miR-19b, miR-24, miR-155, miR-451) ed uno up-regulated (miR-29a); inoltre la metodica TaqMan® assays dei campioni di umor vitreo (VH) dei pazienti affetti da MH e ERM, rispetto ai controlli, ha mostrato che i miRNA più espressi in modo differenziale erano: il miR-19b, il mir-24 ed il miR-142-3p. I nostri dati di rete hanno mostrato che la deregolazione dei miRNA espressi in modo differenziale induce un'alterazione di diverse vie associate ai geni coinvolti sia nell’MH che nella ERM. Questi risultati suggeriscono la possibilità di sfruttare un possibile trattamento farmacologico oculare “RNA-based” contro questi miRNA espressi in modo differenziale. Questi potrebbero essere somministrati ai pazienti affetti da tali alterazioni a lenta progressione, riducendo così la necessità di approcci terapeutici invasivi, come la vitrectomia. Successivamente, abbiamo identificato un'espressione alterata di 20 miRNA in uno o più gruppi patologici di VH di pazienti affetti da RRD primario e con un diverso grading di PVR. L'analisi ha dimostrato che l'espressione di 6 miRNA (miR-143, miR-224, miR-361, miR-452, miR-486-3p e miR-891a) è aumentata con il peggioramento della malattia. Secondo l'analisi dell'ontologia genica, essi parteciperebbero a processi biologici relativi all’ Epiteliale-Mesenchymal Transition (EMT) (come la regolazione del ciclo cellulare, l'adesione alla matrice extracellulare e la regolazione del citoscheletro di actina), in cui delle cellule differenziate derivate dall’epitelio pigmentato retinico (RPE) sembrerebbero indurre la PVR. Per concludere, i miRNA disregolati nei pazienti affetti da MH, ERM e PVR possono bersagliare i geni che regolano i percorsi legati ai meccanismi della fibrosi. I nostri risultati supportano l’assessment di specifichi miRNA come potenziali biomarcatori e bersagli terapeutici nelle malattie vitreoretiniche attraverso ulteriori studi preclinici e clinici.