非编码RNA共调控网络对溃疡性结肠炎免疫失衡调控机制研究

Although anti-tumor necrosis factor-alpha (TNFa) therapies have opened a new era for ulcerative colitis (UC) management, approximately one third of patients with severe UC are refractory to drug treatment. Severe UC is associated with a measurable mortality. It has been suggested that immunological imbalance may contribute to pathogenesis of UC. Among immune modulators vitamin D receptor (VDR) is known to guide the protective immune. Clinical studies by our group have shown that the deficiency of Vitamin D is significantly associated with severe UC. However, the clinical efficacy was poor in UC patients supplied with vitamin D, which suggests that supplement vitamin D alone may not be enough to balance and active protective immune. We hypothesize that analyzing immune regulatory network diagram with the biological information will identify therapeutic targets. Because non-coding RNA(miRNA and lncRNA) have the properties of cell specific, organization specific and timing it may play an important role in regulating immune network. In a pilot study, we have built the regulatory network from the same samples of miRNA array,lncRNAarray, and miRNA array , and acquired VDR pathway diagram and some new possible targets ( NFKBIA, etc). In this project, we will use animal models, cell lines, and clinical samples to explore the co-regulation relationship of non-coding RNA (lncRNA，miR125b, miR23c)on pathogenesis of UC. The focus will be on VDR/NFKBIA/NFkb pathway, non coding RNA regulating the intestinal immune evolution mechanism, and cell functions. Overall, understanding UC pathogenesis from non-coding RNA regulatory networks and immune protective pathways will offer possible therapeutic targets and facilitate from research to clinical translation.

重度溃疡性结肠炎（UC）死亡率高，虽然TNFa阻断剂开启治疗新纪元，但仍有30-40%为难治性，从调控网络中寻找多层面治疗靶点是必然需求。VitD受体（VDR）调控保护性肠道免疫调节，但单纯补充维生素并不能很好启动保护性免疫调节。我们假设如果勾画出该通路的调控网络，可以探寻新的药物靶标。由于非编码RNA有细胞特异性、组织特异性和时相性在免疫网络调控中具有重要意义。本课题组前期从相同UC组织标本中进行miRNA、lncRNA和mRNA array分析，构建了非编码RNA (lncRNA，miR125b, miR23c)调控网络的预测图，从预测图中获得VDR相关通路中新的靶点（NFKBIA等)。本项目通过动物模型、细胞系、临床标本，探寻和验证非编码RNA在UC发病中的共调控关系，以VDR/NFKBIA/NFkB通路为主要关注点，探寻UC不同时段发病机制，确定潜在药物靶标，为应用研究奠定基础。

溃疡性结肠炎(Ulcerative coitits, UC)是一种慢性复发性肠道炎症性疾病，是遗传、环境、免疫、肠道微生物等多种发病机制共同作用的结果，其中免疫调节起着重要作用。由于非编码RNA（miRNA和lncRNA）具有细胞特异性、组织特异性和时相性，在免疫调控网络中具有重要意义，因此本课题采用UC结肠组织标本进行高通量测序，探寻与UC相关的lncRNA。通过转录组分析，我们在UC中发现VDR相关长链非编码RNA——lncRNAn335562，后采用临床标本进行分子生物实验发现该lncRNA不仅与UC相关，还与病情活动度具有相关性，且定位于结肠组织的B细胞中。随后通过生物信息学分析及实验验证lncRNAn335562相关蛋白，其中包含与lncRNAn335562属于同一基因座位并发生不同剪切而产生的基质GLA蛋白（MGP），以及具有保护性肠道免疫调节作用且与lncRNAn335562相互作用的蛋白VDR。并采用动物和细胞模型探索MGP和VDR和UC病情活动度的关系，以及在UC发病中的作用机制；结果显示MGP与UC病情活动度呈正相关性，可在炎症刺激下激活表达，且可能是通过粘膜屏障功能的改变参与炎症的发生。而VDR影响MGP的表达水平，其不仅和UC活动度相关，还可通过减少细胞粘液破坏粘液屏障，同时增加IL22参与UC的发病。进一步的细胞实验和染色质免疫沉淀结果均表明VDR参与MGP及lncRNAn335562的转录调控。因此，MGP 可能作为VDR的下游，参与UC的调节。本研究从非编码RNA-蛋白相互作用的的角度揭示了UC的发病机制，本课题提出与UC病情活动相关的一个较新的非编码RNA的功能（未见相关报道），并证实了其发挥作用的细胞种类（B细胞），以及发挥功能的相互作用蛋白。这为UC发病机制提供了新的线索，提示B细胞参与了UC的发病（之前多认为UC是T细胞免疫的结果）。本课题发现调控VDR的非编码RNA，并较早的提出了一个UC炎症活动的保护蛋白-MGP，为未来药物靶点提供新线索。