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miRNA-200-LNPs可促进小鼠肠上皮再生

发布日期：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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图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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图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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图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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图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Dgcr8在ISCs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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图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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图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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图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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