2021年2月16日，國際學(xué)術(shù)期刊Communications Biology在線發(fā)表了中科院上海營養(yǎng)與健康研究所詹麗杏研究組與同濟大學(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)， 并為臨床檢測和治療提供了新的分子靶標(biāo)。
炎癥性腸?。↖BD）代表了一組特發(fā)性的慢性腸道炎癥，包括兩個主要疾病克羅恩?。–D）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，全世界范圍內(nèi)包括中國，IBD的發(fā)病率呈明顯上升趨勢， 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)險因素均對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是IBD發(fā)生發(fā)展的重要驅(qū)動因素。然而，在IBD中，三者之間的cross-talk及其機制并不明確。
研究人員對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檢測比對，確認(rèn)了一個對腸道干細(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。通過收集臨床IBD活動期患者結(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且其表達水平與炎性因子IL-1和IL-6顯著負(fù)相關(guān)，說明miR-494-3p表達水平下調(diào)與IBD密切相關(guān)。通過構(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。進一步提取其隱窩干細(xì)胞進行類器官培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)miR-494敲除對腸干細(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，研究人員通過高通量測序，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信號的分子機制。
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，巨噬細(xì)胞刪除實驗結(jié)果也發(fā)現(xiàn)結(jié)腸固有層巨噬細(xì)胞刪除后，miR-494-3p敲除無法加劇結(jié)腸炎的發(fā)生，說明在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也可通過靶向IKKβ，促進IBD的經(jīng)典通路IKKβ/NF-κB通路，進一步誘發(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對結(jié)腸具有保護作用；miR-494-3p的缺失實現(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并揭示了其分子機制。miR-494-3p可能成為診斷和治療IBD的一個新的靶標(biāo)。
MiRNA相關(guān)藥物的主要挑戰(zhàn)性工作包括對體內(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)實驗驗證了該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數(shù)據(jù)。通過腸類器官技術(shù)，也在體進一步驗證了miR-494-3p agomir對IBD腸上皮修復(fù)作用與其調(diào)控miR-494/EDA2R/β-catenin信號具有密切關(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)用價值。
該研究工作主要由詹麗杏研究組博士研究生宋樂樂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，該研究在上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術(shù)平臺以及動物平臺的支持下完成。上述研究獲得了科技部、基金委等經(jīng)費的支持。
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
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