ロングノンコーディングRNA成長停止特異的5：重症喘息の早期診断のための潜在的なバイオマーカー

Long non-coding RNA growth arrest specific-5: a potential biomarker for early diagnosis of severe asthma.

• Di Wu
• Bin Gu
• Yan Qian
• Yun Sun
• Yi Chen
• Zheng-Dao Mao
• Yu-Jia Shi
• Qian Zhang

抄録

背景:

現在、重症喘息（SA）の診断は長期の治療歴が必要なため困難であるが、SAの診断におけるバイオマーカーに関する研究は少ない。長鎖非コーディングRNA（lncRNA）増殖抑制特異的5（GAS5）は、グルココルチコイド受容体（GR）と結合しているため、その役割を果たす可能性がある。本論文の目的は、重症喘息（SA）の早期診断のためのバイオマーカーとして作用するlncRNA GAS5の可能性を探ることである。

Background: The diagnosis of severe asthma (SA) is difficult due to a necessary long-term treatment history currently, while there are few studies on biomarkers in the diagnosis of SA. Long non-coding RNA (lncRNA) growth arrest specific-5 (GAS5) has the potential of playing this role because its binding with glucocorticoid receptor (GR). The purpose of this article is to explore the possibility of lncRNA GAS5 acting as a biomarker for early diagnosis of severe asthma (SA).

方法:

健康なボランティア、非重症喘息患者（nSA）およびSA患者から末梢血を採取し、末梢血単核細胞（PBMCs）を分離した。雌のＢＡＬＢ／ｃマウス２４匹（６週齢）を無作為に平均的に３群（対照群、喘息群、デキサメタゾン群）に分けた。マウスを感作し、オーバルブミン（OVA）とリポ多糖類（LPS）を投与して、ステロイド感受性喘息のマウスモデルを確立した。ヒト気管支上皮細胞（HBECs）を培養し、miR-9ミミック、JNK1インヒビターでトランスフェクトし、インターロイキン（IL）-2＋IL-4およびデキサメタゾンで処理した。ウエスタンブロットを用いてセリン226（GR）でのグルココルチコイド受容体リン酸化を検出し、定量的リアルタイムPCRを用いてGAS5レベルを検出した。

Methods: Peripheral blood was obtained from healthy volunteers, patients with non-severe asthma (nSA) and SA, and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were separated. Twenty-four female BALB/c mice (aged 6 weeks) were randomly and averagely divided into 3 groups, i.e., control group, asthma group and dexamethasone group. The mice were sensitized and challenged with ovalbumin (OVA) and lipopolysaccharide (LPS) to establish a murine model of steroid-insensitive asthma. Human bronchial epithelial cells (HBECs) were cultured, transfected with miR-9 mimics, JNK1 inhibitor and treated with interleukin (IL)-2 + IL-4 and dexamethasone. Western blot was used to detect glucocorticoid receptor phosphorylation at serine 226 (GR), and quantitative real-time PCR was used to detect GAS5 level.

結果:

その結果、デキサメタゾン投与後のPBMCのGAS5発現量は、nSA群では20倍に上昇したが、SA群では15倍に低下した（P<0.001）。SA群のPBMCsにおけるGRの発現は、デキサメタゾン処理後、対照群およびnSA群と比較して有意に高かった(P<0.001)。マウスの肺組織では、デキサメタゾン群のGAS5レベルは、喘息群(P<0.001)および対照群(P<0.05)に比べて低かった。IL-2 + IL-4による治療とmiR-9模倣体のトランスフェクションのいずれもHBECsにおけるGRの発現を増加させることができた（P<0.001）。IL-2 + IL-4 + デキサメタゾン処理後のHBECsにおけるGAS5レベルは、IL-2 + IL-4のみで処理されたHBECsよりも低かった（P<0.001）。同様に、デキサメタゾン処理もまた、miR-9模倣体をトランスフェクトしたHBECsにおけるGAS5のレベルを低下させた(P<0.05)。さらに、JNK1 阻害剤を用いてトランスフェクションすると、miR-9 ミミックをトランスフェクションし、デキサメタゾンで処理した HBEC の GAS5 の発現を逆転させることができた。しかし、IL-2 + IL-4 + デキサメタゾンを阻害したHBECsにおけるGAS5のレベルは、JNK1インヒビターの影響を受けなかった。

Results: The level of GAS5 in PBMCs from nSA group elevated 20-fold higher after dexamethasone treatment , while it reduced 15-fold lower in SA group (P<0.001). The expression of GR in PBMCs from SA group was significantly higher than that from control group and nSA group after dexamethasone treatment (P<0.001). In the lung tissue of mice, the GAS5 level of dexamethasone group was lower than that of asthma group (P<0.001) and control group (P<0.05). Both treatment with IL-2 + IL-4 and transfection of miR-9 mimics could increase the expression of GR in HBECs (P<0.001). The GAS5 level in HBECs after IL-2 + IL-4 + Dexamethasone treatment was lower than that in HBECs only treated with IL-2 + IL-4 (P<0.001). Similarly, dexamethasone treatment also decreased the level of GAS5 in HBECs transfected with miR-9 mimics (P<0.05). Moreover, transfecting with JNK1 inhibitor could reverse the expression of GAS5 in HBECs transfected with miR-9 mimics and treated with dexamethasone. However, the level of GAS5 in HBECs interfered with IL-2 + IL-4 + Dexamethasone was not affected by JNK1 inhibitor.

結論:

GAS5 の発現は nSA と SA で PBMCs で異なり、グルココルチコイド治療の影響を受け、GR のリン酸化によるものである。GAS5 は、グルココルチコイド治療前後の患者の PBMC における GAS5 の発現量を比較することで、重症喘息の診断のためのバイオマーカーとして利用できる可能性がある。

Conclusions: The expression of GAS5 is different in PBMCs between nSA and SA, and is affected by glucocorticoids treatment, which is due to GR phosphorylation. GAS5 can be used as a potential biomarker for diagnosis of severe asthma by comparing GAS5 level in PBMCs from patients before and after glucocorticoids treatment .

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