Кишечник млекопитающих - это занятный участок, где происходит пищеварение, иммунный надзор и взаимодействие хозяина с микробиомом. Кишечные микроРНК - небольшие некодирующие молекулы, которые регулируют экспрессию генов - участвуют во многих из этих процессом.¹ Эти микроРНК обнаруживаются в кале, предлагая неинвазивный инструмент для изучения здоровья кишечника.²

Очарованная большим воздействием этих небольших молекул, микробиолог Emma Layton хотела изучить микроРНК кала в рамках своей аспирантуры в Манчестерском университете.

Чтобы преодолеть этот разрыв, Лейтон и ее коллеги недавно оптимизировали конвейер для обнаружения микроРНК кала и продемонстрировали его способность профилировать молекулы в образцах кала у мышей³. Их результаты, опубликованные в Nature Communications, обеспечивают надежную основу для выделения и секвенирования микроРНК кала, которые могут служить биомаркерами таких заболеваний, как рак.

«Я нашел [это исследование] очень интересным», - сказал Alessio Naccarati, молекулярный эпидемиолог, изучающий фекальные микроРНК в Итальянском институте геномной медицины (IIGM), который не участвовал в исследовании.

Это исследование может иметь важные последствия для диагностического анализа, добавил он. Ранее исследователи выделяли и секвенировали микроРНК, используя различные методы. Чтобы стандартизировать конвейер, Лейтон и ее команда протестировали и настроили различные части этих протоколов. Они определили идеальную температуру для хранения фекальных гранул для производства высококачественной РНК и настройки ПЦР для создания подходящей библиотеки кДНК для секвенирования РНК. По сравнению с тремя другими широко используемыми методами, их процесс дал больше обнаружений микроРНК и больше видов микроРНК. «Когда я увидел, что мы на самом деле улучшили эффективность и получили наибольшее количество считываний микроРНК, я был удивлен и очень, очень счастлив», - сказала Лейтон.

Оснащенный оптимизированным протоколом, Лейтон и ее команда оценили его эффективность в профилировании микроРНК, экспрессируемых при кишечных инфекциях. Они заразили мышей червем Trichuris muris, кишечным паразитом, и профилировали их microRNA из фекалий.⁴

По сравнению с контрольными животными инфицированные мыши экспрессировали более высокие уровни трех микроРНК, включая miR-200c, и более низкую экспрессию четырех, включая miR-29a. Выявление предсказанных мишеней этих микроРНК показало, что молекулы могут потенциально влиять на фиброз, где избыточная продукция коллагена фибробластами приводит к образованию рубцов. Другие состояния, такие как воспалительное заболевание кишечника, вызывают аналогичное рубцевание, открывая возможность использования микроРНК в качестве биомаркеров фиброза.

Чтобы изучить роль этих микроРНК в фиброзе, исследователи обработали культивируемые фибробласты молекулами, имитирующими или ингибирующими эти микроРНК. Фибробласты, подвергшиеся воздействию ингибитора miR-29a, продуцировали больше коллагена,это указывает на то, что снижение miR-29a после паразитарной инфекции способствовало отложению коллагена и фиброзу. И наоборот, добавление miR-200c имитирует увеличение выработки коллагена в фибробластах, что согласуется с более высокими уровнями miR-200c после заражения, способствующими фиброзу.

Наконец, Лейтон и ее команда исследовали это наблюдение in vivo, изучая патологию кишечной ткани у контрольных и T. muris-инфицированных мышей. Они наблюдали обширный фиброз у последних, где они также обнаружили больше микроРНК, связанных с фиброзом, подтверждая свой прогноз участия этих небольших РНК в фиброзе, вызванном инфекцией. По словам Лейтона, просмотр результатов in vivo был хорошей проверкой потенциала метода для выявления биомаркеров заболевания.

То,«что они смогли продемонстрировать, что [связанные с инфекцией изменения] связаны с микроРНК, вероятно, самая важная и новая вещь», - сказал Naccarat. Он добавил, что дополнительные исследования в разных условиях могут помочь исследователям лучше понять, насколько хорошо этот протокол работает для выявления биомаркеров заболевания.

Исследователи описали структуру «очень хорошо», сказала Barbara Pardini, молекулярный эпидемиолог, изучающий фекальные микроРНК в IIGM, который не участвовала в исследовании. «Но с другой стороны, это может быть дорого».

Лэйтон сказал, что будущая работа может быть сосредоточена на том, чтобы сделать этот подход высокопроизводительным и более экономичным. «Я думаю, что в самой технике определенно много оптимизаций, которые все еще можно сделать, и, надеюсь на это».

Runtsch MC, et al. MicroRNAs and the regulation of intestinal homeostasis. Front Genet. 2014;1;5:347.

Rashid H, et al. Fecal microRNAs as potential biomarkers for screening and diagnosis of intestinal diseases. Front Mol Biosci. 2020;7:181.

Layton E, et al. An optimized fecal microRNA sequencing pipeline reveals fibrosis in Trichuris muris infection. Nat Commun. 2025;16(1):1589.

Else KJ, et al. Whipworm and roundworm infections. Nat Rev Dis Primers. 2020;6(1):44.