一、从患者来源细胞入手:纤维化程度与circRNA表达相关
环状RNA作为一类新兴调控分子,在肾纤维化中的作用受到关注。然而,hsa_circ_0008925是否通过影响组蛋白翻译后修饰参与肾纤维化,其具体机制尚不明确。
为此,研究者从20例CKD患者的尿液中分离肾小管上皮细胞,根据纤维化程度将患者分为无至轻度纤维化组和中至重度纤维化组,比较hsa_circ_0008925的表达情况。
结果显示,与无至轻度纤维化组相比,中至重度纤维化组患者尿液来源肾小管上皮细胞中的hsa_circ_0008925表达显著升高(P<0.005)。
随后,研究者采用转化生长因子β1(TGF-β1,15 ng/ml)处理人肾近端小管上皮细胞HK-2细胞48小时,建立体外纤维化模型,并通过小干扰RNA(siRNA)沉默hsa_circ_0008925。结果发现,沉默该circRNA可减轻TGF-β1诱导的α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和Ⅰ型胶原表达上调,提示其参与肾小管上皮细胞的纤维化相关反应。
二、解析作用机制:连接circRNA、组蛋白修饰与ARRDC3
1. hsa_circ_0008925与组蛋白H1.4结合
研究者采用RNA下拉实验,鉴定与hsa_circ_0008925相互作用的蛋白,发现其可与组蛋白H1.4结合。
在TGF-β1刺激下,HK-2细胞中的G9a表达及组蛋白H1.4第25位赖氨酸三甲基化(H1.4K25me3)水平均升高。敲低hsa_circ_0008925或使用G9a抑制剂UNC0642,均可降低上述变化。
这些结果将hsa_circ_0008925与G9a依赖的H1.4K25me3修饰联系起来,为进一步追踪其下游调控靶点提供了依据。
2. ARRDC3是下游关键靶点
为明确H1.4K25me3参与调控的基因,研究者采用染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)及染色质免疫沉淀定量PCR(ChIP-qPCR),分析其结合位点,发现ARRDC3启动子是H1.4K25me3的直接靶位点。
细胞实验显示,通过TGF-β1刺激可上调ARRDC3表达。研究者进一步通过siRNA沉默ARRDC3,并利用CRISPR-Cas9技术构建ARRDC3启动子敲除的HK-2细胞系HK-2-1G2。两种干预均可阻断TGF-β1诱导的纤维化相关反应。
综合上述实验,研究提出:hsa_circ_0008925通过G9a依赖的H1.4K25me3修饰,上调ARRDC3表达,从而促进肾纤维化。
三、动物实验验证:抑制相关通路可减轻肾纤维化
在单侧输尿管梗阻(UUO)小鼠模型中,研究者进一步验证上述机制,并评估相应干预的效果。
其中,mmu_circ_0002215为hsa_circ_0008925的小鼠同源circRNA。研究者采用靶向mmu_circ_0002215或ARRDC3的腺相关病毒(AAV)等方式进行干预,并通过蛋白质印迹、组织学及免疫荧光等方法评估肾纤维化。
结果显示,抑制mmu_circ_0002215、G9a或ARRDC3,均可显著减少UUO小鼠肾脏胶原沉积,减轻肾小管损伤,并降低α-SMA表达。动物实验结果进一步支持了该调控通路在肾纤维化中的作用。
四、探索靶向递送:工程化外泌体搭载circRNA-ASO
在机制研究基础上,研究者构建了负载mmu_circ_0002215-ASO的工程化外泌体,并在其表面修饰靶向肾损伤分子1(Kim-1)的LTH肽,探索向受损肾脏递送ASO的策略。
在UUO小鼠中,该工程化外泌体可通过Kim-1靶向作用,将mmu_circ_0002215-ASO特异性递送至受损肾脏,对mmu_circ_0002215的抑制作用持续超过7天,并显著减轻肾纤维化。
这一结果展示了靶向递送circRNA-ASO在动物模型中的干预效果,为围绕该circRNA开展抗纤维化治疗研究提供了实验依据。
该研究从CKD患者尿液来源肾小管上皮细胞中的表达差异出发,通过细胞与动物实验,揭示了hsa_circ_0008925经G9a依赖的H1.4K25me3修饰、上调ARRDC3表达并促进肾纤维化的机制。同时,靶向Kim-1的工程化外泌体递送circRNA-ASO,在UUO小鼠中显示出减轻肾纤维化的效果。目前,相关干预证据来自细胞及动物实验,其在CKD患者中的应用仍有待进一步研究。
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(来源:《肾医线》编辑部)
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