PMC

Nervsystemet genomgår omfattande förändringar när det gäller mönstring, remodellering och cellspecifikation under utvecklingen. Hos mogna däggdjur består det av nätverk av celler som når alla organ och delar av kroppen för att leda impulser fram och tillbaka för att kontrollera viktiga fysiologiska reaktioner på inre och yttre stimuli i rätt tid. För att utföra sina uppgifter använder nervsystemet ett stort antal celler med olika egenskaper för att bilda ytterst komplexa strukturer och är beroende av en rad utarbetade genregleringsmekanismer för sin utveckling och funktion. mikroRNA (miRNA) har lagts till som de nyaste nyckelspelarna i regleringen av nervsystemet. miRNA är en klass av rikligt förekommande, cirka 22-nukleotidlånga RNA som uttrycks endogent i ett brett spektrum av organismer och i varje celltyp i organismerna. Genom att reglera uttrycket av ett stort antal proteinkodande gener kontrollerar miRNAs en mängd viktiga biologiska processer (Ambros, 2004). Denna översikt sammanfattar vår nuvarande förståelse av miRNAs roller i däggdjurens nervsystem.

miRNAs: Biogenes och verkningsmekanismer. Ett miRNA kan ligga inom ett intron eller exon av en värdgen eller utgöra en oberoende transkriptionsenhet (Rodriguez et al., 2004). Det transkriberas initialt som en del av ett mycket längre primärt transkript, vanligtvis av RNA-polymeras II (Cullen, 2004). Hos däggdjur klyvs transkriptet av ett RNas som kallas Drosha, tillsammans med dess regulatoriska underenhet DGCR8, för att frigöra en cirka 65-nukleotidshårnålsprekursor i kärnan. Ett litet antal prekursorer kan också genereras på ett Drosha-oberoende sätt (Berezikov et al., 2007; Okamura et al., 2007; Ruby et al., 2007). Prekursorn exporteras sedan till cytoplasman av Exportin5 och dess Ran-kofaktor bunden till GTP. Väl i cytoplasman bearbetas prekursorn ytterligare av ett annat RNas, Dicer, för att producera en cirka 22 baspars RNA-duplexintermediat. Bindningen av ett Argonaute-protein till duplexen och de efterföljande strukturella omarrangemangen resulterar i att det mogna, enkelsträngade miRNA:t bibehålls i Argonaute: miRNA-komplexet. Liksom mRNA-uttryck kan miRNA-uttryck regleras transkriptionellt och posttranskriptionellt, och några exempel kommer att diskuteras senare.

Argonaute:miRNA-komplexet medierar miRNA:s direkta biologiska effekter via RNA-interferens och relaterade mekanismer (He och Hannon, 2004). Ett flertal proteiner har rapporterats interagera med Argonauteproteinet, även om deras efterföljande funktioner inte är fast etablerade. miRNA-delen ger uppenbarligen specificitet åt RNA-silensprocessen genom att den binder till sin målsekvens, som vanligtvis är belägen i de 3′-untranslaterade regionerna av ett mRNA från ett djur. Komplementaritet mellan miRNA:s 5′-ända, den så kallade seed-regionen, och mRNA-målet verkar vara oproportionerligt kritisk för bindningsspecificiteten, medan miRNA:s 3′-ända i mindre utsträckning bidrar till måligenkänningen (Lewis et al., 2005). Eftersom ett miRNA från djur nästan aldrig är perfekt anpassat till sina mål, och partiella komplementariteter faktiskt är tillräckliga för miRNA-funktionen, kan ett miRNA reglera uttrycket av hundratals gener; å andra sidan kan ett mRNA innehålla flera miRNA-målpunkter (Lewis et al., 2005; Xie et al., 2005; Miranda et al., 2006). Interaktionen mellan ett miRNA och dess mRNA-mål leder huvudsakligen till minskad produktion av målgenprodukten (dvs. protein), även om den detaljerade mekanismen fortfarande är svårdefinierad (Filipowicz et al., 2008). Argonauteproteinet interagerar troligen med översättningsmaskineriet för att hämma proteinsyntesen, vilket kan ske i olika stadier (t.ex. initierings- och elongationsstegen) under översättningen, kanske beroende på miRNA:s och måltranskriptets karaktär. mRNA:er som hindras från att översättas uppvisar ofta också minskad ackumulering. Ytterligare verkningssätt har också tillskrivits miRNA:er. Till exempel kan miRNAs undertrycka genuttryck i cyklande odlade celler men öka genuttrycket i stillastående celler (Vasudevan och Steitz, 2007; Vasudevan et al., 2007). Även om den sistnämnda möjligheten har betydande konsekvenser för postmitotiska neuroner har forskningsinsatserna hittills varit inriktade på att förstå miRNA-medierad genrepression i nervsystemen.

Det finns cirka 600 humana miRNA-gener i den nuvarande miRNA-databasen, som kodar för cirka 1 000 potentiella miRNAs (Griffiths-Jones et al., 2008). Många av dem är evolutionärt bevarade hos däggdjur, vissa även hos maskar och flugor. miRNA-gener benämns i den ordning de upptäcktes, t.ex. miR-1, miR-2 etc., med hänsyn till artbevarandet, med undantag för lin-4 och let-7, som är de två första miRNA:erna som någonsin identifierats. miRNA-upptäckten har underlättats avsevärt genom massiva sekvenseringsinsatser och genom förutsägelser med hjälp av dataprogram, som följts av bekräftelse med känsliga metoder för polymeraskedjereaktion. Dessa tillvägagångssätt har dock vissa invändningar. Ett litet antal miRNAs är troligen felannoterade och utgör istället nedbrytningsprodukter av orelaterade transkript (Berezikov et al., 2006a). Eftersom ett miRNA dessutom verkar genom att binda till sina mRNA-mål, som potentiellt kan vara hundratals, beror funktionen hos ett miRNA kritiskt på dess massa. Kopieringsantalet för de mest förekommande miRNA:erna kan vida överstiga 10 000 per cell eller neuron (Lim et al., 2003; Kye et al., 2007), men det är möjligt att vissa miRNA:er i databaser uttrycks på en alltför låg nivå för att vara effektiva mot de flesta av dess annars potentiella mål. Å andra sidan kan ett miRNA, även om det finns sällan i ett totalt vävnadsprov, fortfarande vara funktionellt om det är starkt begränsat till en subpopulation av celler av en viss celltyp eller ett visst utvecklingsstadium, vilket kan vara relevant för situationen i nervsystemet.

miRNA-uttryck i nervsystemet. Liksom andra vävnader och celler uttrycker även nervsystemet och neurala cellinjer miRNA, varav vissa är anrikade eller unika i vävnaden och neurala celler (t.ex. miR-9, miR-124, miR-125, miR-128 och miR-129) (Lagos-Quintana et al., 2002; Dostie et al, 2003; Babak et al., 2004; Barad et al., 2004; Kim et al., 2004; Liu et al., 2004; Nelson et al., 2004; Sempere et al., 2004; Baskerville och Bartel, 2005; Berezikov et al., 2006b; Hohjoh och Fukushima, 2007a; Landgraf et al., 2007; Bak et al., 2008). Antalet miRNA-gener som har visat sig vara uttryckta i nervsystemet verkar vara större än i många andra organ, vilket kanske delvis återspeglar det faktum att nervsystemet innehåller många typer och subtyper av celler. I riktning mot att förstå komplexiteten i miRNA-uttrycket har dessa studier vidare visat att anatomiskt distinkta områden i det vuxna centrala nervsystemet (t.ex. lillhjärnan, hypotalamus och hippocampus) uttrycker liknande miRNA:er, men de relativa miRNA-nivåerna kan variera avsevärt i olika regioner.

miRNA-uttrycket under neuronaldifferentiering och neuroutveckling har också undersökts. Vid behandling med all-trans-retinsyra kommer embryonala karcinomceller att terminalt differentiera sig till neuronliknande celler. Tillsammans med de morfologiska förändringarna induceras uttrycket av miRNA som miR-9, miR-124 och miR-125 signifikant med tiden, vilket tyder på att dessa miRNA kan spela en roll vid differentiering eller bestämning av cellens öde, utöver deras potentiella funktioner hos vuxna (Sempere et al., 2004; Smirnova et al., 2005; Hohjoh och Fukushima, 2007b). Många miRNA som inte är specifika för nervsystemet påverkas också. Till exempel är let-7-familjen av miRNAs framträdande uppreglerade, vilket förmodligen har en mer allmän påverkan på differentierings- och utvecklingsprocessen. Liknande och djupgående förändringar i miRNA-uttrycket observeras när embryonala stamceller genomgår neurogenes och gliogenes (Smirnova et al., 2005; Krichevsky et al., 2006). Vidare har miR-124 och miR-128 visat sig vara företrädesvis uttryckta i neuroner, medan miR-23, miR-26 och miR-29 är begränsade till eller anrikade i astrocyter (Smirnova et al, 2005). miRNA-uttrycksprofilen i nervsystemets utveckling hos däggdjur har också undersökts, och även här observeras en tidsmässigt reglerad våg av miRNA-uttryck (Krichevsky et al., 2003; Miska et al., 2004; Smirnova et al., 2005; Wheeler et al., 2006; Dogini et al., 2008). Alla dessa resultat tyder på att miRNA-uttrycksprofilen kan fungera som en markör för neuronal utveckling och att specifika miRNA kan bidra till utvecklingsprocessen.

miRNA har isolerats från polysomer i odlade neuroner, vilket stämmer överens med miRNA:s roll i kontrollen av translation (Kim et al., 2004; Nelson et al., 2004). En strategisk aspekt av genregleringen i neurala celler är att många mRNA koncentreras nära specifika strukturer för att säkerställa lokal, aktivitetsreglerad proteinsyntes. Det är tänkbart att vissa miRNA också följer sådana subcellulära fördelningsmönster. I själva verket har selektiv anrikning eller utarmning av miRNAs i dendriterna rapporterats (Schratt et al., 2006; Kye et al., 2007). Dessa resultat tyder på att miRNAs, liksom sekvensspecifika mRNA-bindande proteiner, skulle kunna reglera genuttryck lokalt för att påverka synaptisk plasticitet i neurala celler.

miRNA Funktion: Lärdomar från studierna av den globala förlusten av miRNAs. Konditionell knockout av Dicer, den gen som krävs för miRNA-biogenes, har använts flitigt för att undersöka miRNAs kollektiva roller i specifika vävnader och celltyper hos möss. Förlust av Dicer i mogna Purkinjeceller följs av snabb spridning av miRNAs utan omedelbar inverkan på cellfysiologi eller funktion (Schaefer et al., 2007). Trots detta inträffar så småningom celldöd, vilket leder till progressiv cerebellär degeneration och utveckling av ataxi, vilket speglar neurodegenerativa sjukdomar hos människor. Dicer-ablation i postmitotiska dopaminerga neuroner i mellanhjärnan leder också till en progressiv förlust av neuronerna in vitro och in vivo, och muterade möss har tydligt nedsatt rörelseförmåga, vilket påminner om patienter med Parkinsons sjukdom (Kim et al., 2007). Homozygot knockout av Dicer, med början på embryonal dag 15,5, i cortex och hippocampus hos möss leder till förändringar i dendritmorfologi, apoptos, mikrocefali, ataxi och död tre veckor efter födseln (Davis et al., 2008). Möss med Dicer-förlust i striatala dopaminoceptiva neuroner uppvisar också beteendemässiga och neuroanatomiska fenotyper, även om de drabbade neuronerna, till skillnad från neuronerna i de andra studierna, överlever under djurens livslängd, som är cirka 10 veckor (Cuellar et al., 2008). Dicer krävs vidare för luktdifferentiering i embryot, upprätthållandet av luktprogenitorer och differentieringen av luktprekursorer, medan det är obehövligt för de mogna neuronernas korrekta funktion hos möss (Choi et al., 2008). En bakomliggande orsak till dessa fenotyper kan vara att miRNA-depletion leder till en mycket gradvis förlust av viktiga proteiner och/eller ackumulering av vissa proteiner till en nivå som i slutändan är giftig för cellerna. Det är fortfarande osäkert om vissa av de observerade fenotyperna beror på förlusten av miRNA-oberoende funktioner hos Dicer, eftersom Dicer också bearbetar andra små RNA, t.ex. små interfererande RNA. Haploinsufficiens av DGCR8, en annan gen som är involverad i miRNA-bearbetning, resulterar i minskat miRNA-uttryck och neuronala och beteendemässiga brister även hos möss (Stark et al., 2008). Sammantaget kan man argumentera mycket starkt för miRNAs viktiga funktioner i neuronal differentiering och överlevnad, vilket stämmer överens med det allestädes närvarande uttrycket av miRNAs och deras funktioner i andra vävnader.

miRNA-funktion: Lektioner från studier av enskilda miRNA. Funktionerna hos enskilda miRNAs i neuroner under utveckling har undersökts. I samma studie som påvisade miRNA:s kombinerade roller i upprätthållandet av dopaminerga neuroner i mellanhjärnan (Kim et al., 2007) fann man att miR-133b undertrycker differentieringen av dessa neuroner från embryonala stamceller och kulturer i mellanhjärnan. Författarna identifierade ett mål för miR-133b som transkriptionsfaktorn Pitx3, som normalt aktiverar genuttryck i dopaminerga neuroner. Choi et al. (2008) visade att miR-200 är väsentlig för differentiering av olfaktoriska progenitorceller och att dess funktion kan bero på dess förmåga att rikta in sig på signalvägarna Notch och transforming growth factor-β samt Foxg1. Ett annat kanske bäst studerat exempel är miR-124, ett rikligt förekommande och signatur miRNA i neuroner. miR-124-uttrycket är lågt i embryonala stamceller och neuronala prekursorceller men förhöjs dramatiskt i neuroner. Tidigt överuttryck av miR-124 tillsammans med ett annat rikligt förekommande miRNA, miR-9, flyttar prekursordifferentiering till neuroner, vilket tyder på att miR-124 och miR-9 stimulerar neuronal differentiering (Krichevsky et al., 2006). I en separat studie främjar miR-124 överuttryck medan hämning av miR-124-funktionen fördröjer neuritutväxten (Yu et al., 2008). miR-124 kan ge cellerna neuronala egenskaper, eftersom miR-124 överuttryck i HeLa-celler nedreglerar många gener vars uttryck saknas i neuroner (Lim et al, 2005), medan blockering av miR-124-aktivitet i mogna neuroner ökar nivåerna av icke-neuronala mRNAs (Conaco et al., 2006). miR-124 utför sina funktioner genom minst tre mekanismer. För det första hämmar den uttrycket av den lilla C-terminala domänfosfatas 1, en komponent i RE1-silencing transkriptionsrepressorn (Visvanathan et al., 2007). I icke-neuronala vävnader stänger RE1-silencing transkriptionsrepressorn av transkriptionen av många neuronala gener, inklusive miR-124 (Conaco et al., 2006), som är ett framväxande exempel på kritiska transkriptionsfaktorer som reglerar uttrycket av både mRNA och miRNA. Som ett resultat av ökad miR-124 i neuroner induceras transkriptionen av många neuronspecifika gener. För det andra blockerar miR-124 uttrycket av polypyrimidinbanebindande protein 1, en global repressor av neuronspecifik, alternativ exoninklusion i icke-neuronala celler (Makeyev et al., 2007). Således hanterar miR-124 två huvudregulatorer för att påverka uttrycket av ett brett spektrum av gener. För det tredje är miR-124 direkt riktad mot många gener som är involverade i cytoskelettreglering, vilket kan förklara dess funktion för att främja utväxten av neuriter (Yu et al., 2008). miR-124 har troligen också många andra direkta måltavlor.

I mogna neuroner är miRNA-reglerad lokal proteinsyntes vid synapser en attraktiv modell för att etablera synaptisk plasticitet. I hippocampala neuroner från råttan är miR-134 koncentrerat i det synaptodendritiska kompartmentet (Schratt et al., 2006). Övexpression av miR-134 minskar avsevärt volymen av dendritiska ryggrader, vilket motsvarar den synaptiska styrkan, medan inhibering av miR-134-funktionen ökar volymen av ryggraderna. Vid dendriterna förhindrar miR-134 översättningen av limdomäninnehållande proteinkinas 1 (Limk1), en regulator av aktinfilamentdynamiken. Övexpression av Limk1 motverkar effekterna av miR-134 på ryggradsmorfologin, vilket tyder på att hämning av Limk1-uttrycket är en viktig väg genom vilken miR-134 begränsar storleken på dendritiska ryggrader. Den funktionella interaktionen mellan Limk1 och miR-134 kan regleras av neuronala aktiviteter, eftersom den lindras av den hjärnavledda neurotrofa faktorn som frigörs vid synaptisk stimulering genom ännu inte fastställda mekanismer. Innebörden är att om ett miRNA:s, liksom RNA-specifika bindningsproteiners, förening med ett eller flera mål-mRNA:er styrs av ett stimulus, kan stimuluset modulera interaktionen mellan miRNA:n och mRNA:n för att snabbt och samordnat reglera genuttrycket. Även om miR-134 hittills är det enda miRNA från däggdjur som visat sig ha en lokaliserad funktion i neuroner, tyder fyndet av att proteiner som är involverade i miRNA:s biogenes och funktion finns i postsynaptiska tätheter, axoner och tillväxtkottar på att de specifika funktionerna hos ytterligare miRNA:er kan identifieras på sådana platser (Lugli et al., 2005; Hengst och Jaffrey, 2007). Som en antydan till en roll för miRNA:er i kontrollen av frisättning av neurotransmittorer har det rapporterats att miR-130a och miR-206 hämmar syntesen av neurotransmittorn substans P i neuronala celler som härstammar från mänskliga mesenkymala stamceller, medan interleukin-1α minskar uttrycket av miRNA:erna och därmed avhjälper hämmningen (Greco och Rameshwar, 2007).

Uttrycket och funktionen av neurala miRNAs påverkas av externa signaler, inklusive farmakologiska medel. I en kulturmodell för neurosfärkulturer som härrör från hjärnbarken hos fostermus för att studera hur etanol påverkar utvecklingen av fosterhjärnan, har en hög etanoldos visat sig undertrycka uttrycket av miR-21, miR-335, miR-9 och miR-153, men en lägre etanoldos inducerar miR-335 (Sathyan et al., 2007). Reaktiva syrearter förändrar miRNA-uttrycket i cellkulturer i mänsklig hjärna (Lukiw och Pogue, 2007), en situation som kan ha betydelse för Alzheimers sjukdom (Lukiw, 2007). Som exempel på psykoterapeutiska läkemedel som är inriktade på miRNA påverkar litium och valproat, två viktiga stämningsstabiliserande medel, det långsiktiga uttrycket av let-7b, let-7c, miR-128a, miR-24a, miR-30c, miR-34a, miR-221 och miR-144 i råttans hippocampus (Zhou et al., 2008). Funktionerna hos dessa miRNAs måste definieras bättre. MiRNA:erna kan delvis förmedla effekterna av etanol, reaktiva syrearter eller stämningsstabiliserande medel på genuttrycket, och/eller de kan beteckna de adaptiva förändringarna i hjärncellerna. Från de förändrade miRNA:erna kan man härleda och testa uttrycksförändringarna i deras målgener för att belysa verkningsmekanismerna hos olika medel och behandlingar. I en sådan studie visas att långvarig hyperosmolär stimulering ökar miR-7b-nivåerna i hypotalamus, och ett miR-7b-mål identifieras som Fos, en kritisk transkriptionsfaktor som förmedlar reaktioner på många neurofarmakologiska medel (Lee et al., 2006). Transkriptionen av miR-132 styrs positivt av cAMP response element binding protein, som i likhet med Fos reagerar på ett stort antal stimuli och neurala aktiviteter (Vo et al., 2005; Wayman et al., 2008). miR-132 nedreglerar p250GAP, en medlem av Rac/Rho-familjen av GTPase-aktiverande proteiner som begränsar utväxten av neuriter. Aktivitetsdriven cAMP response element binding protein-beroende produktion av miR-132 resulterar i hämning av p250GAP och neuritutväxt, vilket bidrar till dendritisk plasticitet. Ett andra mål för miR-132 är metyl CpG-bindande protein 2, en allmän transkriptionsrepressor (Klein et al., 2007). Dessutom styrs miR-132 och ett annat hjärnspecifikt miRNA, miR-129, av ljus och den cirkadiska klockan och modulerar i sin tur den cirkadiska timingsprocessen i den suprachiasmatiska kärnan in vivo (Cheng et al., 2007).

Utifrån det snabbt växande bevismaterialet står det klart att miRNA:er reglerar uttrycket av gener som är involverade i ett brett spektrum av processer för att påverka många steg och aspekter av mognaden och driften av däggdjurs nervsystem. Framtida studier kommer att belysa hur miRNAs agerar i samverkan med transkriptionsfaktorer, mRNA-bindande proteiner och andra reglerande proteiner för att finjustera genuttrycket som svar på interna och externa stimuli i tid och rum.

miRNA Association med neurologiska sjukdomar hos människor. Felaktigt miRNA-uttryck och funktion har involverats i cancer och andra sjukdomar i nervsystemet. miRNA uttrycks differentiellt i glioblastom och neuroblastom (Chan et al., 2005; Ciafre et al., 2005; Laneve et al., 2007; Lukiw et al., 2009; Silber et al., 2008). Till exempel har glioblastom ökade nivåer av miR-21, miR-221 och miR-222 men minskade nivåer av miR-7, miR-124 och miR-137. miR-21 är en misstänkt onkogen som ofta överuttrycks i cancer. Potentiella måltavlor för miR-221 och miR-222 är bland annat p27 och p57, hämmare av cellcykelutveckling (Gillies och Lorimer, 2007; Medina et al., 2008), medan minskad miR-7 kan uppreglera uttrycket av den epidermala tillväxtfaktorreceptorn och Akt-systemet (Kefas et al., 2008) och Fos (Lee et al., 2006).

Antaliga Dicer knockout-studier har avslöjat musfenotyper som liknar dem som uppvisas vid neurodegenerativa sjukdomar hos människor (se ovan), vilket tyder på att förlusten av globala och/eller specifika miRNA kan bidra till sjukdomarna. Hos människor har man identifierat en polymorfism med en enda nukleotid i miR-189-bindningsstället i den 3′-untranslaterade regionen av det mRNA som kodar för en stark kandidatgen för Tourettes syndrom, SLIT och Trk-like 1, (Abelson et al., 2005). Nukleotidförändringen förstärker miRNA-medierad genrepression, enligt en reporteranalys. miR-133b-uttrycket är bristfälligt i mellanhjärnan hos patienter med Parkinsons sjukdom, även om orsakssambandet mellan miR-133b-förlust och Parkinsons sjukdom väntar på att fastställas (Kim et al., 2007). Ett antal miRNAs har hittats differentiellt uttryckta i den prefrontala cortexen hos patienter med schizofreni (Perkins et al., 2007) eller i hjärnan hos patienter med Alzheimers sjukdom (Lukiw, 2007; Lukiw et al., 2008). Till exempel är miR-146a förhöjd i hjärncellerna hos patienter med Alzheimers sjukdom, medan uttrycket av dess förmodade mål, komplementfaktor H, är nedsatt. Transkriptionen av miR-146a stimuleras av kärnfaktor-κB (Taganov et al., 2006; Lukiw et al., 2008), vilket är förenligt med inblandning av inflammatoriska och andra stressreaktioner i patogenesen för Alzheimers sjukdom. Alzheimers sjukdom korrelerar vidare med förlusten av miR-29 och miR-107 i hjärnan, som normalt undertrycker uttrycket av β-sekretas (Hebert et al., 2008; Wang et al., 2008). Slutligen rapporteras förändrat uttryck av miRNA, inklusive minskad miR-132, hos patienter med Huntingtons sjukdom (Johnson et al., 2008). När en korrelation har fastställts mellan miRNA-uttryck och neurologiska sjukdomar är en skrämmande uppgift att belysa miRNA:s bidrag till dessa olika sjukdomar.

Terapeutiska interventioner baserade på vår kunskap om miRNA:s. På grund av det differentiella uttrycket av miRNAs i olika sjukdomar är det frestande att överuttrycka miRNAs eller hämma miRNA-funktionen för att behandla sådana åkommor. Även om alla resultat fortfarande är preliminära, har det visat sig att inhibering av miR-21-funktionen inducerar apoptos i glioblastomceller och gör cellerna känsliga för cytotoxisk tumörbehandling i möss (Chan et al., 2005; Corsten et al., 2007). Övexpression av miR-221 och miR-222 i glioblastomceller främjar ett för tidigt inträde i cellcykeln, vilket leder till celldöd (Medina et al., 2008). Likaså minskar miR-7-överuttryck livskraften och invasiviteten hos primära glioblastomlinjer in vitro (Kefas et al., 2008). Dessa studier visar att differentiellt miRNA-uttryck har funktionella konsekvenser och att miRNA:erna kan fungera som mål för läkemedelsintervention. Exempelvis kan kolesterolkonjugerade miRNA eller deras hämmare, eller deras virala expressionsvektorer, införas genom riktad injektion i hjärnan för att förändra miRNA-funktionen. Å andra sidan kan läkemedel som reglerar miRNA-uttrycket utvecklas, eller så snart miRNA:s nedströms effektorer avslöjas kommer de också att bli läkemedelsmål.

Artificiellt miRNA eller kort hårnåls-RNA har också utformats och använts för att undertrycka genuttrycket via RNA-interferens i sjukdomsmodeller. I sådana fall fungerar miRNA:erna som små interfererande RNA:er för att rikta in sig på virusgener eller endogena gener som är kända för att orsaka sjukdomar. I en studie skyddar en enda intrakraniell administrering av lentiviralt kodade korta hårnåls-RNA möss från dödlig hjärninflammation orsakad av det japanska hjärninflammationsviruset (Kumar et al., 2006). I en annan studie förbättrade intracerebellär injektion av rekombinanta adeno-associerade virus som uttrycker korta hårnåls-RNA mot mutant ataxin-1, det protein som är ansvarigt för sjukdomen spinocerebellär ataxi typ 1, den motoriska koordinationen, återställde morfologin i lillhjärnan och minskade nukleära inklusioner av ataxin-1 i en sjukdomsmodell för murin (Xia et al., 2004). En tredje studie är inriktad på Huntingtons sjukdom (McBride et al., 2008), som orsakas av ett dominant muterat huntingtinprotein. Konstgjorda miRNA mot proteinet kodas av rekombinanta adeno-associerade virus och levereras via injektion i striatum hos möss som uttrycker det muterade humana huntingtinproteinet. MiRNA:erna kan minska uttrycket av det muterade huntingtinet utan att orsaka uppenbar toxicitet i mushjärnan.

Framtidsperspektiv. Det råder ingen tvekan om att samlingen av validerade miRNA-mål och funktioner kommer att utökas i snabb takt inom den närmaste framtiden. För att ytterligare öka vår förståelse av miRNA:s komplexa roller i regleringen av nervsystemet kommer det att vara mycket fördelaktigt att ta itu med ett antal av följande frågor. För det första, är det möjligt att förfina upplösningen av miRNA-uttryck för att tillgodose de många olika typerna och subtyperna av celler i det utvecklade och mogna nervsystemet? Är dessutom miRNA:s subcellulära lokalisering dynamisk, och är miRNA-funktionen rumsligt reglerad i en nervcell? För det andra bör man anta en system- eller global synvinkel för att utvärdera hur förändringar i miRNA-uttrycket leder till förändringar i proteinuttrycket och, i slutändan, till förändringar i fenotyperna. Ett miRNA har förmodligen många måltavlor. Även om man i publicerade rapporter har undersökt, för varje miRNA, vanligtvis bara ett av dess mål vars aktivitet är förenlig med miRNA:s övergripande funktion, är det högst troligt att ett miRNA kan reglera gener som både positivt och negativt styr en viss process in vivo. miRNA:s verkan integreras också med verkan av andra reglerande molekyler (t.ex. transkriptionsfaktorer). För det tredje kommer genetiska metoder (t.ex. villkorlig knockout av enskilda miRNA) att ge oss mer definitiva svar på miRNA:s funktioner i däggdjurens nervsystem. Genetiska analyser i maskar, flugor och zebrafiskar har i hög grad utvecklat vår kunskap om miRNAs och har faktiskt förutspått eller bekräftat många upptäckter i däggdjursystemet. Slutligen måste orsakssambanden mellan miRNAs och neurologiska sjukdomar fastställas, och sådan information bör användas för att utforma nya terapeutiska strategier.