DOI: https://doi.org/10.1186/s13099-025-00789-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495822
تاريخ النشر: 2026-01-07
المؤلف: Shanshan Xie وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيوم المعوي والصحة
نظرة عامة
تسلط قسم ورقة البحث الضوء على الدور الهام للبروبيوتيك في تعديل التعبير الجيني للمضيف من خلال الآليات الوراثية، وخاصة من خلال التأثير على RNAs غير المشفرة (ncRNAs) مثل RNAs غير المشفرة الطويلة (lncRNAs) وmicroRNAs (miRNAs). تعتبر هذه الـ ncRNAs حاسمة في كتم الجينات، وإعادة تشكيل الكروماتين، ومسارات الإشارات الخلوية التي تشارك في حالات صحية متنوعة، بما في ذلك المناعة، والالتهاب، والسرطان، والأمراض التنكسية العصبية. تستعرض المراجعة الأدلة حول كيفية تأثير سلالات البروبيوتيك المحددة على التعبير عن miRNAs وlncRNAs، مما يؤدي إلى نتائج مفيدة في أمراض مثل مرض الأمعاء الالتهابي، وسرطان القولون والمستقيم، ومتلازمة الأيض، ومرض الزهايمر. تؤكد على التفاعل بين المستقلبات المشتقة من البروبيوتيك وآلية النسخ الخاصة بالمضيف، مما يقترح طريقًا واعدًا للتدخلات الشخصية المستندة إلى الميكروبيوم.
تشير الاستنتاجات المستخلصة من المراجعة إلى أن البروبيوتيك لا تعزز صحة المضيف من خلال الآليات التقليدية فحسب، بل أيضًا من خلال إعادة تشكيل المشهد الوراثي عبر تنظيم ncRNA. لقد ثبت أن البروبيوتيك تؤثر على التعبير عن miRNAs وlncRNAs المرتبطة بالأمراض عبر نماذج متنوعة، مما يبرز تفاعلًا كبيرًا بين الميكروبيوم والوراثة. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح مسارات الإشارة المحددة والمستقلبات الميكروبية المعنية، فضلاً عن تباين هذه التأثيرات بين سلالات البروبيوتيك المختلفة وسياقات الأمراض. يتم تسليط الضوء على التكامل المحتمل للبروبيوتيك في استراتيجيات العلاج الموجهة وراثيًا كنهج واعد للطب الشخصي، خاصة عند دمجها مع تقنيات الأوميكس والتشخيصات البيومترية، مما يضع البروبيوتيك كمنظمات وراثية جديدة قادرة على ضبط التعبير الجيني وتقديم إمكانيات تحويلية للوقاية من الأمراض المزمنة وعلاجها.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الدور الهام لـ RNAs غير المشفرة الطويلة (lncRNAs) وmicroRNAs (miRNAs) في تنظيم الجينات وآثارها في عمليات بيولوجية متنوعة وأمراض. تشير إلى أن أقل من 1.5% من الجينوم البشري يشفر البروتينات، حيث يتكون الجزء الأكبر من RNAs غير المشفرة، وخاصة lncRNAs، التي كانت تعتبر سابقًا غير وظيفية ولكنها معترف بها الآن لمشاركتها في الشيخوخة الخلوية، والاستماتة، والاستجابات المناعية، وتوازن الأمعاء. تلعب miRNAs، التي هي RNAs غير مشفرة أصغر، أيضًا أدوارًا حاسمة في تنظيم الجينات بعد النسخ، مؤثرة على عمليات مثل التكاثر والتمايز، وترتبط بالاضطرابات المعوية.
علاوة على ذلك، تؤكد الورقة على الفهم الناشئ لتأثير الميكروبيوتا البشرية على فسيولوجيا المضيف والتنظيم الوراثي، وخاصة من خلال تعديل lncRNAs وmiRNAs. لقد ثبت أن البروبيوتيك تؤثر على التعبير عن هذه الـ RNAs غير المشفرة، مما يؤثر على المسارات المتعلقة بالاستماتة، والالتهاب، وإصلاح الأنسجة. على الرغم من الأدلة المتزايدة على تأثيرات البروبيوتيك على التعبير عن RNA غير المشفر، لا يزال هناك نقص في التركيب الشامل بشأن سلالات البروبيوتيك المحددة وتأثيرها عبر أمراض متنوعة. تهدف المراجعة إلى معالجة هذه الفجوة من خلال تقييم المعرفة الحالية حول تنظيم miRNAs وlncRNAs بواسطة البروبيوتيك، وبالتالي المساهمة في تطوير العلاجات الوراثية المستندة إلى الميكروبيوم واستراتيجيات الطب الشخصي.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الأدوار الهامة لـ microRNAs (miRNAs) وlong non-coding RNAs (lncRNAs) في تنظيم ميكروبيوتا الأمعاء (GM) وآثارها على الصحة والمرض. تعتبر miRNAs، وهي جزيئات RNA غير مشفرة صغيرة، حاسمة لتنظيم التعبير الجيني بعد النسخ، مؤثرة على عمليات بيولوجية متنوعة مثل تمايز الخلايا، والاستماتة، والاستجابات المناعية. تم ربط عدم تنظيم miRNAs بالعديد من الأمراض، بما في ذلك الاضطرابات المعوية، وأمراض القلب والأوعية الدموية، والسرطانات. التفاعل بين miRNAs وGM ملحوظ بشكل خاص، حيث يمكن للبروبيوتيك تعديل التعبير عن miRNA، مما يؤثر على فسيولوجيا المضيف وقد يوفر فوائد علاجية ضد الالتهاب وغيرها من الأمراض.
بالإضافة إلى ذلك، تلعب lncRNAs، التي هي جزيئات RNA أطول ذات وظائف تنظيمية، أيضًا دورًا حيويًا في تعديل التعبير الجيني. يمكن أن تتفاعل مع الكروماتين وعوامل النسخ، مما يؤثر على نسخ الجينات المستهدفة. يناقش القسم lncRNAs محددة، مثل H19، التي تعمل كأجسام جزيئية لـ miRNAs، مما يؤثر على وظيفة الحاجز المعوي وتجديده. تؤكد الورقة على إمكانيات البروبيوتيك ووسائطها الخارجية المشتقة (EVs) في تعزيز الصحة من خلال تعديل التعبير عن miRNA وlncRNA، مما يقترح أن هذه الجزيئات يمكن أن تكون أهدافًا علاجية جديدة في إدارة الأمراض المرتبطة بالأمعاء وتعزيز الصحة العامة من خلال تفاعلات الميكروبيوتا-المضيف.
القيود
يسلط قسم القيود الضوء على عدة تحديات حاسمة في البحث الحالي الذي يربط البروبيوتيك بتنظيم RNAs غير المشفرة (ncRNAs) للمضيف، وخاصة microRNAs (miRNAs) وlong non-coding RNAs (lncRNAs). تعتبر الاعتماد على الأنظمة في المختبر ونماذج الحيوانات من القيود الكبيرة، حيث قد لا تعكس بدقة تعقيدات تفاعلات الميكروبيوم البشري-الوراثي. بالإضافة إلى ذلك، فإن عدم الاتساق في التأثيرات الخاصة بالسلالات ونقص الوضوح بشأن المستقلبات الميكروبية أو مكونات الوسائط الخارجية المسؤولة عن تعديل ncRNA تعيق فهم هذه الآليات. العديد من النتائج مستمدة من تحليلات المعلومات الحيوية التنبؤية التي تفتقر إلى التحقق التجريبي من التفاعلات المباشرة بين ncRNA والأهداف، وغالبًا ما تكون الدراسات البشرية محدودة في حجم العينة والصرامة المنهجية، مما يعقد تعميم النتائج عبر مجموعات سكانية متنوعة.
لمعالجة هذه القيود، يجب أن تعطي الأبحاث المستقبلية الأولوية للمنهجيات الموحدة والتحقق الآلي من خلال تجارب سريرية محكمة. من الضروري التحقيق في التأثيرات الخاصة بالسلالات، حيث يمكن أن تنتج سلالات البروبيوتيك المختلفة إشارات تنظيمية مميزة. علاوة على ذلك، فإن تأكيد الأهداف الجزيئية لـ ncRNAs المتوقعة من خلال أساليب تجريبية مثل اختبارات المراسل والتغيرات المعتمدة على CRISPR أمر حاسم لإثبات السببية. يجب أن تشمل الجهود التحويلية إلى الممارسة السريرية تحليل متعدد الأوميكس، والجرعات الموحدة، والمتابعة طويلة الأمد لتقييم السلامة والفعالية. قد يؤدي دمج مؤشرات ncRNA الحيوية في الدراسات السريرية إلى تحسين تصنيف المرضى وتسهيل تطوير العلاجات الدقيقة المستندة إلى الميكروبيوم، مما يعزز في النهاية الإمكانيات العلاجية لتنظيم ncRNA بواسطة البروبيوتيك في مختلف الأمراض.
DOI: https://doi.org/10.1186/s13099-025-00789-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495822
Publication Date: 2026-01-07
Author(s): Shanshan Xie et al.
Primary Topic: Gut microbiota and health
Overview
The research paper section highlights the significant role of probiotics in modulating host gene expression through epigenetic mechanisms, particularly by influencing non-coding RNAs (ncRNAs) such as long non-coding RNAs (lncRNAs) and microRNAs (miRNAs). These ncRNAs are critical for gene silencing, chromatin remodeling, and cellular signaling pathways that are involved in various health conditions, including immunity, inflammation, cancer, and neurodegenerative diseases. The review synthesizes evidence on how specific probiotic strains affect the expression of miRNAs and lncRNAs, leading to beneficial outcomes in diseases such as inflammatory bowel disease, colorectal cancer, metabolic syndrome, and Alzheimer’s disease. It emphasizes the interaction between probiotic-derived metabolites and host transcriptional machinery, suggesting a promising avenue for personalized microbiome-based interventions.
The conclusions drawn from the review indicate that probiotics not only enhance host health through traditional mechanisms but also by reshaping the epigenetic landscape via ncRNA regulation. Probiotics have been shown to influence the expression of disease-associated miRNAs and lncRNAs across various models, underscoring a significant microbiome-epigenome interaction. However, further research is needed to elucidate the specific signaling pathways and microbial metabolites involved, as well as the variability of these effects among different probiotic strains and disease contexts. The potential integration of probiotics into epigenetically guided therapeutic strategies is highlighted as a promising approach for personalized medicine, particularly when combined with omics technologies and biomarker diagnostics, thereby positioning probiotics as novel epigenetic modulators capable of fine-tuning gene expression and offering transformative possibilities for chronic disease prevention and treatment.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant role of long noncoding RNAs (lncRNAs) and microRNAs (miRNAs) in gene regulation and their implications in various biological processes and diseases. It notes that less than 1.5% of the human genome encodes proteins, with the majority comprising noncoding RNAs, particularly lncRNAs, which were previously considered non-functional but are now recognized for their involvement in cellular senescence, apoptosis, immune responses, and intestinal homeostasis. miRNAs, which are smaller noncoding RNAs, also play crucial roles in post-transcriptional gene regulation, influencing processes such as proliferation and differentiation, and are linked to gastrointestinal disorders.
Furthermore, the paper emphasizes the emerging understanding of the human microbiota’s influence on host physiology and epigenetic regulation, particularly through the modulation of lncRNAs and miRNAs. Probiotics have been shown to affect the expression of these noncoding RNAs, impacting pathways related to apoptosis, inflammation, and tissue repair. Despite the growing evidence of probiotics’ effects on noncoding RNA expression, there remains a lack of comprehensive synthesis regarding specific probiotic strains and their influence across various diseases. The review aims to address this gap by evaluating the current knowledge on probiotic-mediated regulation of miRNAs and lncRNAs, thereby contributing to the development of microbiome-based epigenetic therapies and personalized medicine strategies.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant roles of microRNAs (miRNAs) and long non-coding RNAs (lncRNAs) in regulating gut microbiota (GM) and their implications for health and disease. miRNAs, small non-coding RNA molecules, are crucial for post-transcriptional regulation of gene expression, influencing various biological processes such as cell differentiation, apoptosis, and immune responses. Dysregulation of miRNAs has been linked to numerous diseases, including gastrointestinal disorders, cardiovascular diseases, and cancers. The interaction between miRNAs and GM is particularly notable, as probiotics can modulate miRNA expression, thereby affecting host physiology and potentially providing therapeutic benefits against inflammation and other pathologies.
Additionally, lncRNAs, which are longer RNA molecules with regulatory functions, also play a vital role in gene expression modulation. They can interact with chromatin and transcription factors, influencing the transcription of target genes. The section discusses specific lncRNAs, such as H19, which act as molecular sponges for miRNAs, thereby affecting intestinal barrier functionality and regeneration. The paper emphasizes the potential of probiotics and their derived extracellular vesicles (EVs) in promoting health by modulating miRNA and lncRNA expression, suggesting that these molecules could serve as novel therapeutic targets in managing gut-related diseases and enhancing overall health through microbiota-host interactions.
Limitations
The section on limitations highlights several critical challenges in the current research linking probiotics to the regulation of host non-coding RNAs (ncRNAs), specifically microRNAs (miRNAs) and long non-coding RNAs (lncRNAs). A significant limitation is the reliance on in vitro systems and animal models, which may not accurately reflect the complexities of human microbiome-epigenome interactions. Additionally, inconsistencies in strain-specific effects and a lack of clarity regarding the microbial metabolites or extracellular vesicle components responsible for ncRNA modulation hinder the understanding of these mechanisms. Many findings are derived from predictive bioinformatics analyses lacking experimental validation of direct ncRNA-target interactions, and human studies are often limited in sample size and methodological rigor, complicating the generalization of results across diverse populations.
To address these limitations, future research should prioritize standardized methodologies and mechanistic validation through well-controlled clinical trials. Investigating strain-specific effects is essential, as different probiotic strains can yield distinct regulatory signals. Moreover, confirming the molecular targets of predicted ncRNAs through experimental approaches such as reporter assays and CRISPR-based perturbations is crucial for establishing causality. Translational efforts into clinical practice should involve multi-omics profiling, standardized dosing, and long-term follow-up to assess safety and efficacy. Incorporating ncRNA biomarkers into clinical studies may enhance patient stratification and facilitate the development of precision microbiome-based therapies, ultimately advancing the therapeutic potential of probiotic-mediated ncRNA regulation in various diseases.