Serum microRNA as biomarker for radiation injury to lung and hematopoietic cells

血清 microRNA 作为肺和造血细胞辐射损伤的生物标志物

基本信息

  • 批准号:
    9064076
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-06-15 至 2019-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The threat of 'dirty bombs' and the possibility of the use of improvised nuclear weapons is growing with the changing global socio-political scenario and politically turbulent situation in nuclear warhead capable states. Hence, radiation exposure in terrorist events, industrial accidents or natural disasters (such as the nuclear disaster after the tsunami in Japan) is a current and continuing threat for the future. The most important characteristic of such radiation exposure is the heterogeneity of the dose delivered to different parts of the body, and the prominence of symptoms depends on the magnitude of damage to the organs resulting in complex patho-physiological features. It is well established that clinical symptoms of radiation injury to different organs and tissues can appear days, weeks and months after exposure, and this could lead to a delay in the use of any treatment options. Existing biodosimetry techniques and devices do not predict the severity of injury sustained by specific organs and tissues, and thus do not allow for the prompt organ- and tissue-directed medical treatment that might be provided by any available radiation medical countermeasures. We have recently discovered that a new class of gene expression regulators, microRNA (miRNA), impact the radiation response. miRNAs are small (20-22 nts), extremely stable molecules that are easily recovered and detected in a variety of tissues and body fluids including blood serum. The use of serum miRNA expression pattern as predictive markers for different pathological conditions including external trauma is being explored. Unlike the vast number of mRNAs, there are only ~1400 miRNAs in the human genome, and a modest number of miRNAs may be sufficient to distinguish injury to specific organs or tissue. Therefore we speculated that serum miRNA profiles may serve as effective biomarkers for predicting radiation damage to hematopoietic system and lung. In preliminary studies we used a sub-lethal dose of total body irradiation (TBI) to cause hematopoietic injury in mice and assessed the serum miRNA profile a day and week after injury. Histopathological and cellular analysis revealed that specific serum miRNAs correlated with radiation induced damage to bone marrow and other aspects of the hematopoietic system. Interestingly, the results also suggested that distinct sets of miRNAs may allow us to estimate the time-frame after radiation exposure (that is days versus weeks), and this in itself could be of importance for the treatment of the exposed individual. To assess serum miRNA profile changes with lung injury we used multiple doses of localized radiation to the thoracic region and examined the serum miRNA profile weeks after exposure. There were specific sets of serum miRNAs that corresponded to radiation-induced lung injury in a dose-dependent manner. These results suggest that serum miRNA expression may serve as a novel biomarker for acute and delayed radiation injury to the hematopoietic system and lung. Overall the goal is to build on our preliminary studies and establish miRNA signatures that predict radiation injury to allow for timely and appropriate treatment of radiation victims.
描述(由申请人提供):随着全球社会政治情景和核弹头有能力的国家的政治状况变化,“肮脏的炸弹”的威胁以及使用即兴核武器的可能性正在增长。 因此,恐怖事件,工业事故或自然灾害的辐射暴露(例如 日本海啸是对未来的当前且持续的威胁。这种辐射暴露的最重要特征是剂量的异质性递送到人体的不同部位,症状的突出取决于对器官损害的幅度,从而产生了复杂的病理生理特征。临床上已经确定了 暴露后几天,几周和几个月,可能会出现对不同器官和组织的辐射损伤症状,这可能导致使用任何治疗方案的使用延迟。 现有的生物测量技术和设备无法预测特定器官和组织所承受的损伤的严重性,因此不允许及时的器官和组织指导的医疗治疗,这可能由任何可用的放射医疗对策提供。我们最近发现,新的基因表达调节剂microRNA(miRNA)会影响辐射反应。 miRNA小(20-22 NT),非常稳定的分子,在包括血清(血清)在内的多种组织和体液中很容易回收和检测。正在探索血清miRNA表达模式作为不同病理条件(包括外部创伤)的预测标记。与大量的mRNA不同,人类基因组中只有〜1400个miRNA,而数量适中的miRNA可能足以区分特定器官或组织的损伤。因此,我们推测血清miRNA谱可能是预测造血系统和肺部辐射损害的有效生物标志物。在初步研究中,我们使用了亚致死剂量的全身辐照(TBI)在小鼠中引起造血损伤,并在损伤后一天和一周评估血清miRNA谱。 组织病理学和细胞分析表明,特定的血清miRNA与辐射引起的骨髓损伤和造血系统的其他方面相关。有趣的是,结果还表明,不同的miRNA集可能使我们能够估算辐射暴露后的时间段(即几天与几周),这本身对于治疗暴露的个体可能很重要。为了评估肺损伤的血清miRNA谱变化,我们使用多剂量的局部辐射到胸部区域,并在暴露几周后检查了血清miRNA谱。有一些特定的血清miRNA以剂量依赖性方式对应于辐射诱导的肺损伤。这些结果表明,血清miRNA表达可能是造血系统和肺部急性和延迟辐射损伤的新型生物标志物。总体而言,目的是建立我们的初步研究并建立miRNA签名,以预测辐射损伤以及时及时治疗辐射 受害者。

项目成果

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