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miRNA-200-LNPs可促进小鼠肠上皮再生

Date:2023/12/26 13:10:04

肠上皮在损伤后会经历再生过程,这一过程的破坏可能导致炎症性肠病和肿瘤的发生。肠干细胞(ISCs)对于维持肠上皮稳态、促进其损伤后再生至关重要。然而,作为microRNA miRNA)生物发生的关键成分,Dgcr8在肠道再生中的实质功能却知之甚少。

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1. miRNA-200-LNPs促进小鼠肠道再生示意图

文中,作者通过一系列的实验论证,证明了上皮miRNAs在(遭受5-FU或辐照损伤的)小鼠肠道再生中发挥着不可或缺的作用。通过对Dgcr8缺陷类器官中miRNA功能的综合汇总筛选,作者观察到miR-200家族缺失导致p53通路的过度激活,从而阻碍了ISCs的增殖以及上皮细胞的再生(图1)。
值得注意的是,在活动性溃疡性结肠炎(UC)患者的结肠组织中证实了miR-200家族的下调及p53通路的过度激活。最重要的是,在小鼠急性损伤后,通过口服miR-200-LNPs,暂时供应的miR-200可恢复ISCs并促进肠道再生。因此,对于miR-200家族水平降低的活动性UC患者来讲,miR-200/p53通路是一个有希望的治疗靶点。作者的实验内容可以分为6个部分,下文将对此6部分进行简述:

1.Dgcr8缺乏会削弱5-FU处理后的肠道再生


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2. Dgcr8的缺失会破坏肠上皮中miRNA的生物发生


Dgcr8是miRNA生物发生的重要因素,Dgcr8缺失后miRNA的生物发生明显受到抑制(图2)。


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3. Dgcr8对于辐照后的肠道再生必不可少


作者通过多组实验(图3),对比了Dgcr8 KO小鼠与WT小鼠的体重变化、损伤后存活时间以及促炎细胞因子IFNγ和pNF-κb水平变化等诸多指标,证明了Dgcr8对肠上皮再生是至关重要的。


2. Dgcr8是肠道类器官形成和ISC维持所必需的


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4. Dgcr8是肠道类器官形成和ISC维持所必需的


作者利用Dgcr8缺陷小鼠和对照小鼠的肠道类器官模型 ,对Dgcr8ISCs中的作用进行研究。
在Dgcr8诱导缺失后,ISC标记基因Lgr5、Olfm4、Ascl2和Slc12a2的表达显著下调。相反,几种pri-miRNAs,包括Mir17hg、Lncppara和Lncpint,在缺乏Dgcr8的类器官中表达上调。基因集富集分析(GSEA)表明,Dgcr8缺失降低了ISC和增殖特征基因的表达(图4D),这与ISC和增殖标记物的下调是一致的(图4E,F)。流式细胞术分析证实,由于Dgcr8缺乏,肠道类器官中Lgr5-GFPhigh的ISCs数量减少(图4G)。结合更多的发现表明,类器官中Dgcr8缺乏导致ISCs数量减少,细胞增殖减少,p53通路激活。


3.Dgcr8缺失肠中p53通路过度激活


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5.Dgcr8缺乏诱导p53通路的过度激活


免疫印迹证实在Dgcr8缺陷上皮中p53和p21的蛋白水平升高(图5H),结合其它实验组数据(图5),支持了p53通路参与ISC增殖和上皮再生调控的推断


4.p53通路的衰减促进Dgcr8缺陷上皮的肠道再生


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6.抑制p53通路促进Dgcr8缺陷小鼠在5-FU诱导损伤后的上皮再生


p53通路活性与肠道再生能力呈负相关,接下来,研究了抑制p53通路对肠道再生的影响:用p53蛋白抑制剂聚氟乙烯酯-α氢溴化物(PFTα)处理Dgcr8缺失的类器官,可以挽救与ISCs和增殖相关基因的下调,增加出芽数量,提高类器官存活率(图6)。这为p53通路的过度激活与结肠炎的发病机制有关提供了证据。


5.MiR-200家族成员的缺失解释了Dgcr8缺陷细胞中p53的激活


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7. miR-200家族的缺失导致肠上皮中p53通路的过度激活


转染化学修饰的miR-200b-3p激动剂(agomiR-200b)促进了类器官的出芽过程,而转染miR200b-3p拮抗剂(antagomiR-200b)抑制了出芽过程并降低了类器官的存活(图7E)。转染agomiR200b降低了Dgcr8缺陷类器官中p53和p21蛋白水平,而转染antagomiR-200b则增加了p53和p21蛋白水平(图7H)。结合其它的实验发现表明:miR200家族成员的失调导致p53通路的过度激活、上皮再生受损以及炎症增强。


6.通过脂质纳米颗粒递送MiR-200促进损伤小鼠肠道再生

在急性损伤后,通过口服递送携带miR-200的LNPs,miR-200水平的短暂恢复促进了小鼠肠道的再生过程。作者的发现揭示了一种调控机制,即Dgcr8/miR-200/p53通路,它在肠道再生中起着至关重要的作用。


  小  结   


作者重点揭示了Dgcr8/miR-200/p53调控机制在肠道再生中的关键作用,并期待miRNA-200-LNPs能够为UC患者提供更好的治疗,相信在不久的将来,以LNPs为载体的核酸治疗会发挥着更加广阔的应用空间。

参考文献:

[1] Wei X, Yu S, Zhang T, Liu L, Wang X, Wang X, Chan YS, Wang Y, Meng S, Chen YG. MicroRNA-200 Loaded Lipid Nanoparticles Promote Intestinal Epithelium Regeneration in Canonical MicroRNA-Deficient Mice. ACS Nano. 2023 Nov 28;17(22):22901-22915. doi: 10.1021/acsnano.3c08030. Epub 2023 Nov 8. PMID: 37939210; PMCID: PMC10690841.



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