2021年2月16日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Communications Biology在線發(fā)表了中科院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所詹麗杏研究組與同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院劉占舉教授共同合作完成的研究成果“Macrophage-derived EDA-A2 inhibits intestinal stem cells by targeting miR-494/EDA2R/β-catenin signaling in mice”。研究發(fā)現(xiàn)了miR-494-3p在炎癥性腸病發(fā)病中發(fā)揮重要作用；顯示miR-494調(diào)控腸道隱窩細(xì)胞表面的EDA2R受體與M1型巨噬細(xì)胞釋放的配體EDA-A2結(jié)合，從而抑制β-catenin/c-Myc通路，其干性和上皮細(xì)胞修復(fù)功能被抑制。該研究為炎性腸病中免疫微環(huán)境，尤其是結(jié)腸固有層巨噬細(xì)胞，調(diào)控結(jié)腸干細(xì)胞功能提供了新的證據(jù)， 并為臨床檢測(cè)和治療提供了新的分子靶標(biāo)。
炎癥性腸病（IBD）代表了一組特發(fā)性的慢性腸道炎癥，包括兩個(gè)主要疾病克羅恩病（CD）和潰瘍性結(jié)腸炎（UC），是世界范圍內(nèi)發(fā)病率最高的胃腸道疾病之一。近三十年來(lái)，全世界范圍內(nèi)包括中國(guó)，IBD的發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)， 且目前臨床上并未找到能有效根治IBD的治療方案。研究表明，IBD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜：除遺傳因素外，免疫微環(huán)境、腸道菌群紊亂以及環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)因素均對(duì)IBD的發(fā)生發(fā)展有一定的影響。大量研究表明，腸道上皮細(xì)胞的屏障功能和隱窩干細(xì)胞的自我更新能力在維持腸道穩(wěn)態(tài)，阻擋腸道微生物入侵和損傷修復(fù)中發(fā)揮重要的作用。另外，腸道作為體內(nèi)最大的免疫器官，其中的免疫系統(tǒng)在抵御病原微生物和保護(hù)腸道上皮細(xì)胞中發(fā)揮重要作用。因此，腸道上皮細(xì)胞、隱窩干細(xì)胞以及免疫細(xì)胞功能異常均被證實(shí)是IBD發(fā)生發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)因素。然而，在IBD中，三者之間的cross-talk及其機(jī)制并不明確。
研究人員對(duì)IBD模型小鼠腸道隱窩干細(xì)胞與腸上皮細(xì)胞基因組的miRNome檢測(cè)比對(duì)，確認(rèn)了一個(gè)對(duì)腸道干細(xì)胞功能具有重要作用的miR-494-3p。利用qPCR和RNA-FISH驗(yàn)證了miR-494-3p在腸炎小鼠結(jié)腸組織、結(jié)腸隱窩和血清外泌體中低表達(dá)。通過(guò)收集臨床IBD活動(dòng)期患者結(jié)腸組織和血清樣本，研究人員也發(fā)現(xiàn)miR-494-3p在IBD患者樣本中明顯低表達(dá)且其表達(dá)水平與炎性因子IL-1和IL-6顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明miR-494-3p表達(dá)水平下調(diào)與IBD密切相關(guān)。通過(guò)構(gòu)建miR-494-/-小鼠，確認(rèn)miR-494敲除加劇了DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎的嚴(yán)重性，并降低了結(jié)腸隱窩干細(xì)胞的增殖和自我更新能力。進(jìn)一步提取其隱窩干細(xì)胞進(jìn)行類器官培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)miR-494敲除對(duì)腸干細(xì)胞的增殖和干性均有抑制作用。結(jié)合腸類器官模型及在體研究，研究人員通過(guò)高通量測(cè)序，鑒別出IBD中腸干細(xì)胞miR-494-3p下調(diào)，調(diào)控了EDA2R這一表面受體，從而影響β-catenin信號(hào)的分子機(jī)制。
體外共培養(yǎng)模型發(fā)現(xiàn)，在結(jié)腸炎環(huán)境下，結(jié)腸固有層巨噬細(xì)胞是EDA2R的配體EDA-A2的主要來(lái)源。研究人員確認(rèn)了EDA-A2在炎癥性腸病中由M1型巨噬細(xì)胞釋放。同時(shí)，巨噬細(xì)胞刪除實(shí)驗(yàn)結(jié)果也發(fā)現(xiàn)結(jié)腸固有層巨噬細(xì)胞刪除后，miR-494-3p敲除無(wú)法加劇結(jié)腸炎的發(fā)生，說(shuō)明在miR-494-3p敲除小鼠結(jié)腸炎中，固有層巨噬細(xì)胞是重要的驅(qū)動(dòng)因素。此外，本研究發(fā)現(xiàn)在IBD腸上皮細(xì)胞中，miR-494-3p也可通過(guò)靶向IKKβ，促進(jìn)IBD的經(jīng)典通路IKKβ/NF-κB通路，進(jìn)一步誘發(fā)巨噬細(xì)胞趨化和M1型轉(zhuǎn)化，并調(diào)控M1型巨噬細(xì)胞釋放EDA-A2，從而介導(dǎo)IBD腸道免疫微環(huán)境異常。這些結(jié)果表明了結(jié)腸炎中，miR-494-3p對(duì)結(jié)腸具有保護(hù)作用；miR-494-3p的缺失實(shí)現(xiàn)了結(jié)腸上皮細(xì)胞、隱窩干細(xì)胞和固有層巨噬細(xì)胞之間的cross-talk并揭示了其分子機(jī)制。miR-494-3p可能成為診斷和治療IBD的一個(gè)新的靶標(biāo)。
MiRNA相關(guān)藥物的主要挑戰(zhàn)性工作包括對(duì)體內(nèi)應(yīng)用增加穩(wěn)定性以及選擇優(yōu)化藥物輸送體系。本研究通過(guò)化學(xué)修飾，如增加2’甲氧基修飾等技術(shù)，構(gòu)建了一種miR-494-3p agomir體內(nèi)輸送體系，提高藥物分子的穩(wěn)定性。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該miR-494-3p agomir系統(tǒng)能很好改善IBD小鼠癥狀以及病理改變等多項(xiàng)數(shù)據(jù)。通過(guò)腸類器官技術(shù)，也在體進(jìn)一步驗(yàn)證了miR-494-3p agomir對(duì)IBD腸上皮修復(fù)作用與其調(diào)控miR-494/EDA2R/β-catenin信號(hào)具有密切關(guān)系。由此發(fā)現(xiàn)了miR-494-3p agomir藥物作為IBD治療的潛在應(yīng)用價(jià)值。
該研究工作主要由詹麗杏研究組博士研究生宋樂(lè)樂(lè)和常人緒作為共同第一作者合作完成，詹麗杏研究員與劉占舉教授為通訊作者，該研究在上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所公共技術(shù)平臺(tái)以及動(dòng)物平臺(tái)的支持下完成。上述研究獲得了科技部、基金委等經(jīng)費(fèi)的支持。
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33594251
圖：IBD中M1型巨噬細(xì)胞釋放EDA-A2調(diào)控腸干細(xì)胞miR-494/EDA-A2/β-catenin信號(hào)
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