C57BL/6マウスにおける初期エキノコッカス・マルチロキュラリス卵感染に対する肝マイクロRNAの制御

Regulation of hepatic microRNAs in response to early stage Echinococcus multilocularis egg infection in C57BL/6 mice.

• Ghalia Boubaker
• Sebastian Strempel
• Andrew Hemphill
• Norbert Müller
• Junhua Wang
• Bruno Gottstein
• Markus Spiliotis

抄録

本研究では，E. multilocularisの卵を摂取することで発生する寄生虫感染症である実験的原発性肺胞エキノコックス症（AE）の感染1ヶ月後の肝miRNAトランスクリプトームを網羅的に解析した．感染したC57BL/6マウスと非感染マウスから肝組織を採取し，次世代シークエンシング（NGS）用の小容量RNAライブラリーを調製した．ステムループRT-qPCRを実施し、ほとんどの調節障害されたmiRNAのバリデーションを行った。感染マウスでは28のmiRNAの発現レベルが有意に変化した。そのうち、非感染マウスと比較して、9個のmiRNAの発現が上昇（倍数変化（FC）≧1.5）し、19個のmiRNAの発現が低下（FC≦0.66）していた。感染した肝臓では、mmu-miR-148a-3pおよびmmu-miR-101b-3pがそれぞれ8倍および6倍にダウンレギュレートされ、mmu-miR-22-3pの発現は非感染肝組織と比較して50％減少した。逆に、Mus musculus (mmu)-miR-21a-5p (FC = 2.3)およびmmu-miR-122-5p (FC = 1.8)では、有意に高い肝レベルが認められた。また、ダウンレギュレーションされたmiRNAの標的として同定された5つの遺伝子（vegfa、mtor、hif1-α、fasn、acsl1）の相対的なmRNA発現レベルが有意に上昇した。E. multilocularis感染マウスの肝臓では、非感染マウスと比較して、5つの遺伝子すべてが高い発現レベルを示した。最後に、miRNA前駆体からの機能的に成熟したアーム選択性（5pまたは3p）に関する問題を調べたところ、9種類のpre-miRNAが正常と感染肝組織で異なるアーム選択性を示すことが示された。以上の結果から，本研究は，マウス AE の初期段階で miRNA が制御されていることを初めて証明するものである．本研究で得られた知見は，(i)E. multilocularis が肝細胞の miRNA 発現にどのような影響を及ぼすのか，(ii)より進行した AE ステージでの miRNA 発現パターンの変化はどのようなものか，(iii) AE における miRNA の変化によってどのような肝細胞，代謝，免疫学的プロセスが制御されているのか，といった興味深い問題を提起するものであった．このように，miRNA は AE における新規治療法の開発のための魅力的な選択肢の一つであるため，AE における miRNA の制御に関するさらなる研究が必要である．

We present a comprehensive analysis of the hepatic miRNA transcriptome at one month post-infection of experimental primary alveolar echinococcosis (AE), a parasitic infection caused upon ingestion of E. multilocularis eggs. Liver tissues were collected from infected and non-infected C57BL/6 mice, then small RNA libraries were prepared for next-generation sequencing (NGS). We conducted a Stem-loop RT-qPCR for validation of most dysregulated miRNAs. In infected mice, the expression levels of 28 miRNAs were significantly altered. Of these, 9 were up-regulated (fold change (FC) ≥ 1.5) and 19 were down-regulated (FC ≤ 0.66) as compared to the non-infected controls. In infected livers, mmu-miR-148a-3p and mmu-miR-101b-3p were 8- and 6-fold down-regulated, respectively, and the expression of mmu-miR-22-3p was reduced by 50%, compared to non-infected liver tissue. Conversely, significantly higher hepatic levels were noted for Mus musculus (mmu)-miR-21a-5p (FC = 2.3) and mmu-miR-122-5p (FC = 1.8). In addition, the relative mRNA expression levels of five genes (vegfa, mtor, hif1-α, fasn and acsl1) that were identified as targets of down-regulated miRNAs were significantly enhanced. All the five genes exhibited a higher expression level in livers of E. multilocularis infected mice compared to non-infected mice. Finally, we studied the issue related to functionally mature arm selection preference (5p and/or 3p) from the miRNA precursor and showed that 9 pre-miRNAs exhibited different arm selection preferences in normal versus infected liver tissues. In conclusion, this study provides first evidence that miRNAs are regulated early in primary murine AE. Our findings raise intriguing questions such as (i) how E. multilocularis affects hepatic miRNA expression;(ii) what are the alterations in miRNA expression patterns in more advanced AE-stages; and (iii) which hepatic cellular, metabolic and/or immunologic processes are modulated through altered miRNAs in AE. Thus, further research on the regulation of miRNAs during AE is needed, since miRNAs constitute an attractive potential option for development of novel therapeutic approaches against AE.