MicroRNA (miRNA) merupakan sekuens RNA pendek (19-24 nukleotida) yang diperoleh dari transkripsi DNA. Hingga saat ini ribuan miRNA telah dilaporkan pada genom mamalia, dan sekurang-kurangnya terdapat 1000 miRNA pada genom manusia.
Semenjak peran miRNA diketahui sebagai micro-manager, pelbagai ekspresi gen, microRNA menjadi salah satu topik penelitian yang sering dipelajari oleh peneliti untuk melihat lebih jauh mengenai mekanisme gen dan pathway dalam penyakit atau kondisi makhluk hidup(Ardekani & Naeni 2010).
Sejarah miRNA
MicroRNA pertama kali ditemukan pada tahun 1993 oleh Lee dan rekan-rekan melalui penelitiannya terhadap gen yang berperan dalam perkembangan larva Caenorhabditis elegans (C. elegans). Pada penelitian tersebut, ditemukan bagian sekuens RNA lin-4 yang tidak ditranslasi menjadi protein (non-coding RNA).
Akan tetapi, memiliki susunan basa yang berpasangan terhadap mRNA lin-14 dan mempengaruhi ekspresi gen lin-14. Penelitian Lee dan rekan-rekan membuktikan bahwa non-coding RNA yang sebelumnya dianggap tidak memiliki fungsi, ternyata juga memiliki fungsi regulasi seluler (Lee et al. 1993).
Penelitian Lee dan rekan-rekan memicu peneliti lain untuk melihat lebih jauh potensi non-coding RNA. Penelitian mengenai miRNA terus berkembang hingga dibentuklah database miRNA yang kini dikenal sebagai miRbase untuk melihat sekuens miRNA, anotasi, dan prediksi target. miRBase dapat membantu peneliti untuk mengobservasi miRNA yang akan dijadikan target penelitian lebih lanjut (Bhaskaran & Mohan 2014).
Fungsi MicroRNA
Pada awal mulanya, miRNA diketahui dapat melakukan represi mRNA dengan berinteraksi dengan mRNA target pada posisi 3’- UTR. Namun penelitian lebih lanjut juga menyebutkan bahwa miRNA juga dapat meningkatkan ekspresi mRNA dengan menempel pada posisi 5’-UTR, promoter gen, dan sekuens mRNA lainnya. Hal ini membuktikan bahwa regulasi gen, tidak hanya disebabkan oleh induksi dari gen-gen tertentu, tapi juga disebabkan oleh penempelan miRNA secara spesifik (O’Brien et al. 2018).
miRNA tidak hanya bekerja sendiri untuk meregulasi ekspresi gen, diketahui bahwa 1 jenis miRNA dapat menempel pada beberapa jenis gen, dan 1 jenis gen dapat ditempel oleh beberapa jenis miRNA. Hal tersebut memberikan gambaran kompleksitas regulasi ekspresi gen pada sel (Perron & Provost 2009).
Trend penelitian miRNA saat ini
Peran miRNA yang kompleks dalam berbagai regulasi gen, menimbulkan berbagai macam penelitian untuk memastikan keseluruhan gambaran regulasi gen seperti:
1. miRNA dalam mekanisme penyakit
Berdasarkan pengetahuan bahwa miRNA merupakan regulator ekspresi gen, berbagai penelitian kini mengarah terhadap miRNA sebagai hulu/upstream dari berbagai penyakit yang disebabkan oleh perubahan ekspresi gen. Berbagai macam kondisi penyakit yang sering diobservasi antara lain:
a. Kanker
Beberapa penelitian menemukan peran miRNA dalam berbagai fungsi seluler, sebagai contoh miR-34 pada sel kanker dapat menekan ekspresi gen tertentu yang berujung pada peningkatan ekspresi p53 sebagai gen supresi tumor. Terdapat juga penelitian yang menemukan bahwa pada sel limfoma B, terjadi peningkatan miR-155 yang berperan dalam memicu perkembangan sel limfoma B tersebut.
b. Penyakit kardiovaskular
Berbagai miRNA telah dilaporkan sebagai biomarka yang berpotensi dalam diagnosis penyakit kardiovaskular seperti penurunan miR-181b diketahui berkorelasi terhadap penyakit atherosklerosis (Churov et al. 2019).
c. Penyakit infeksius
Peneliti menemukan bahwa miR-99b memiliki peranan dalam menahan infeksi sel dendritik dan makrofag. Ekspresi miRNA dalam berbagai macam kondisi penyakit infeksius dapat berbeda, oleh karenanya pengertian terhadap mekanisme dari masing-masing miRNA pada kondisi spesifik sangat diperlukan untuk mengetahui mekanisme penyakit secara utuh (Bhaskara & Mohan 2014).
2. miRNA untuk penelitian siklus dan generasi sel
Beberapa penelitian menunjukan berbagai peran miRNA dalam menginisiasi atau menghambat pembaharuan sel pada beberapa kondisi dan jenis sel. Sebagai contoh, kluster miR-290 diketahui mampu meregulasi siklus embryonic stem cell (ESCC) sehingga kini dikenal sebagai ESCC family of miRNAs (Bhaskara & Mohan 2014).
3. miRNA dalam pengembangan target terapi
Berdasarkan perkembangan informasi terkait miRNA yang sudah diketahui berperan dalam ekspresi gen terhadap penyakit tertentu. Berbagai penelitian kini mulai mengarahkan miRNA sebagai target terapi. Sebagai contoh adalah dengan mengetahui fungsi miR-181b yang menurun seiring dengan perkembangan atherosklerosis, berbagai penelitian muncul untuk mengembangkan obat berbasis miR-181b yang dapat dikirimkan ke sel untuk membantu menekan perkembangan atherosklerosis (Churov et al. 2019).
Aplikasi microRNA saat ini
Dalam analisisnya penelitian miRNA, umumnya menggunakan sampel serum/plasma/jaringan untuk melihat konsentrasi miRNA dan juga gen-gen terkait. PCR dianggap sebagai salah satu metode yang paling mudah dilakukan (Zhang et al. 2019).
Pada umumnya, sampel akan diesktraksi dengan kit secara spesifik untuk memastikan bahwa miRNA terpurifikasi dengan baik tanpa ada kontaminasi mRNA ataupun DNA genomik. Kemudian miRNA diubah menjadi cDNA dengan bantuan enzim reverse-transcriptase.
Proses qPCR dapat dilakukan dengan menggunakan primer yang spesifik untuk miRNA dan juga gen yang digunakan dalam penelitian. Pada tahap ini peneliti akan mendapatkan gambaran bagaimana level ekspresi dari miRNA dalam 2 kondisi populasi yang berbeda (populasi sakit dan sehat) beserta pola ekspresi gen target pada 2 populasi yang berbeda (Zhang et al. 2019).
Pada beberapa penelitian yang menyeluruh, untuk memastikan bahwa miRNA target memiliki pengaruh langsung terhadap ekspresi gen dalam penelitian, peneliti juga bisa menambahkan tahap uji fungsi miRNA dengan menggunakan miRNA inhibitor atau miRNA target site blocker. Pada kondisi ini peneliti dapat melihat bagaimana pengaruh silencing miRNA target mengubah ekspresi gen target yang digunakan dalam penelitian dengan melakukan PCR setelah ekspresi miRNA ditekan (Zhang et al. 2019).
Namun, jika peneliti memiliki rencana untuk melakukan penelitian massal terhadap berbagai jenis miRNA dalam 2 populasi secara langsung, penggunaan metode sekuensing untuk melakukan profiling miRNA menjadi salah satu pilihan yang dianjurkan dalam penelitian (Zhang et al. 2019).
Potensi microRNA ke depannya
Kedepannya diharapkan informasi mengenai berbagai potensi miRNA dalam sel dan kondisi terus dikembangkan dan memberikan informasi yang utuh sehingga dapat mempermudah penelitian untuk mengembangkan biomarka yang tervalidasi secara klinis dan juga pengembangan target terapi yang dapat membantu proses penyembuhan penyakit secara signifikan (Bhaskaran & Mohan 2014).
Kemunculan circulating miRNA (miRNA yang tersebar di luar sel dan tersirkulasi dalam cairan tubuh seperti serum, plasma, saliva, urin, dll) membuat penelitian miRNA menjadi semakin menarik untuk menemukan miRNA yang berpotensi sebagai biomarker penyakit tertentu atau yang dikenal sebagai liquid biopsy (Bhaskara & Mohan 2014).
Daftar Pustaka
- O’Brien J, Hayder H, Zayed Y, Peng C. Overview of MicroRNA Biogenesis, Mechanisms of Actions, and Circulation. Front Endocrinol (Lausanne). 2018 Aug 3;9:402. doi: 10.3389/fendo.2018.00402. PMID: 30123182; PMCID: PMC6085463.
- Ardekani AM, Naeini MM. The Role of MicroRNAs in Human Diseases. Avicenna J Med Biotechnol. 2010 Oct;2(4):161-79. PMID: 23407304; PMCID: PMC3558168.
- Churov A, Summerhill V, Grechko A, Orekhova V, Orekhov A. MicroRNAs as Potential Biomarkers in Atherosclerosis. Int J Mol Sci. 2019 Nov 7;20(22):5547. doi: 10.3390/ijms20225547. PMID: 31703274; PMCID: PMC6887712.
- Bhaskaran M, Mohan M. MicroRNAs: history, biogenesis, and their evolving role in animal development and disease. Vet Pathol. 2014 Jul;51(4):759-74. doi: 10.1177/0300985813502820. Epub 2013 Sep 17. PMID: 24045890; PMCID: PMC4013251.
- Lee RC, Feinbaum RL, Ambros V. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell. 1993 Dec 3;75(5):843-54. doi: 10.1016/0092-8674(93)90529-y. PMID: 8252621.
- Perron MP, Provost P. Protein components of the microRNA pathway and human diseases. Methods Mol Biol. 2009;487:369-85. doi: 10.1007/978-1-60327-547-7_18. PMID: 19301657; PMCID: PMC2903565.
- Zhang N, Hu G, Myers TG, Williamson PR. Protocols for the Analysis of microRNA Expression, Biogenesis, and Function in Immune Cells. Curr Protoc Immunol. 2019 Sep;126(1):e78. doi: 10.1002/cpim.78. PMID: 31483103; PMCID: PMC6727972.
