Expressionsprofil von circRNA bei Gallengangsatresie und Choledochuszyste
Die Gallengangsatresie (BA) ist eine seltene, aber schwerwiegende obliterative Cholangiopathie, die hauptsächlich Säuglinge betrifft und zu destruktiver Leberentzündung und hepatischer Fibrose führt. Die Krankheit ist durch die fortschreitende Zerstörung der extrahepatischen Gallengänge gekennzeichnet, was den Gallenfluss unterbricht und, wenn sie unbehandelt bleibt, zu Leberversagen führen kann. Der häufigste chirurgische Eingriff bei BA ist die Kasai-Hepatoportoenterostomie, die darauf abzielt, den Gallenfluss wiederherzustellen. Dieser Eingriff ist jedoch nicht immer erfolgreich, da 40 % bis 50 % der Patienten nach der Operation eine unzureichende Gallendrainage aufweisen, was häufig eine Lebertransplantation erforderlich macht. Trotz Fortschritte im Verständnis der Krankheit sind die zugrunde liegenden Mechanismen der BA, insbesondere die Rolle molekularer Regulatoren in den entzündlichen und fibrotischen Prozessen, noch weitgehend unklar.
Einer der wichtigsten molekularen Akteure, die bei BA eine Rolle spielen, ist der Transforming Growth Factor-beta (TGF-β), ein Zytokin, das bei Säuglingen mit BA hochreguliert ist. TGF-β ist ein kritischer Regulator von Entzündung und Fibrose, und seine Dysregulation wird als wesentlicher Beitrag zur Pathogenese der BA angesehen. Aktuelle Studien haben nahegelegt, dass zirkuläre RNAs (circRNAs), eine einzigartige Klasse von nichtkodierenden RNAs, eine regulatorische Rolle im TGF-β-Signalweg spielen könnten. CircRNAs sind durch ihre geschlossene Schleifenstruktur gekennzeichnet, die die typischen 5′- und 3′-Enden linearer RNAs fehlt, und es wurde gezeigt, dass sie verschiedene zelluläre Prozesse beeinflussen, einschließlich Entzündung und Fibrose. Angesichts der potenziellen Verbindung zwischen circRNAs und dem TGF-β-Signalweg zielte diese Studie darauf ab, das Expressionsprofil von circRNAs bei BA und Choledochuszyste (CC), einer gutartigen Gallengangserkrankung, die oft als Kontrolle in BA-Studien verwendet wird, zu untersuchen, um neue Einblicke in die Pathogenese der BA zu gewinnen.
Die Studie wurde mit Lebergewebeproben von 109 Patienten durchgeführt, die zwischen Januar 2019 und Dezember 2020 am Shenzhen Children’s Hospital eine Kasai-Hepatoportoenterostomie durchliefen. Die Kohorte umfasste 68 Patienten mit BA und 41 Patienten mit CC. Die Gewebeproben wurden unmittelbar in RNA later konserviert und bei -80°C gelagert, um die RNA-Integrität zu gewährleisten. Die Gesamt-RNA wurde mit TRIzol extrahiert, und die circRNA-Sequenzierung wurde mit der Illumina HiSeq-Plattform durchgeführt. Die Sequenzierungsdaten wurden mit der Find_circ-Software analysiert, um circRNAs zu identifizieren, gefolgt von einem Vergleich mit der circBase-Datenbank, um bekannte circRNAs zu bestätigen. Differenziell exprimierte circRNAs wurden mit dem DEGseq-Paket in R identifiziert, mit einem Schwellenwert von P < 0,05 und einem log2-Fold-Change (FC) von mindestens 1.
Die Analyse ergab 90 differenziell exprimierte circRNAs zwischen BA- und CC-Geweben, wobei 50 circRNAs in der BA-Gruppe im Vergleich zur CC-Gruppe hochreguliert und 40 herunterreguliert waren. Von diesen wurden sechs circRNAs basierend auf ihrer Länge (500 bis 3000 bps) und der Anwesenheit mehrerer miRNA-Bindungsstellen für weitere Analysen ausgewählt. Diese umfassten vier hochregulierte circRNAs (hsa_circ_0009096, hsa_circ_0006961, hsa_circ_0021412 und hsa_circ_0001348) und zwei herunterregulierte circRNAs (hsa_circ_0072697 und hsa_circ_0025498). Die Zirkularität dieser circRNAs wurde mittels RNA-Elektrophorese und Sanger-Sequenzierung bestätigt, und ihre Expressionsniveaus wurden mit der reversen Transkriptions-quantitativen Polymerasekettenreaktion (RT-qPCR) in einer größeren Probengruppe validiert.
Besonders hervorzuheben ist, dass hsa_circ_0009096 eine konsistente Hochregulation in BA-Geweben zeigte, was sowohl durch die circRNA-Sequenzierung als auch durch RT-qPCR bestätigt wurde. Das Expressionsniveau von hsa_circ_0009096 war in der BA-Gruppe signifikant höher als in der CC-Gruppe, was auf eine potenzielle Rolle in der BA-Pathogenese hinweist. Eine Receiver-Operating-Characteristic (ROC)-Analyse zeigte weiterhin, dass hsa_circ_0009096 eine hohe Spezifität und Sensitivität für die Diagnose von BA aufweist, mit einer Fläche unter der Kurve (AUC) von 0,8008 und einem P-Wert von weniger als 0,0001. Dieser Befund unterstreicht das diagnostische Potenzial von hsa_circ_0009096 bei der Unterscheidung von BA und CC.
Um die regulatorischen Mechanismen dieser circRNAs zu untersuchen, konstruierte die Studie ein kompetitives endogenes RNA (ceRNA)-Netzwerk, um Interaktionen zwischen circRNAs und miRNAs im TGF-β-Signalweg vorherzusagen. Das ceRNA-Netzwerk zeigte, dass die differenziell exprimierten circRNAs mit miRNAs interagieren könnten, die TGF-β als Ziel haben, was auf eine potenzielle regulatorische Rolle in den entzündlichen und fibrotischen Prozessen bei BA hinweist. Beispielsweise wurde vorhergesagt, dass hsa_circ_0009096 mit miRNAs interagiert, die den TGF-β-Signalweg modulieren, was seine Beteiligung an der BA-Pathogenese weiter unterstützt.
Die Studie identifizierte auch hsa_circ_0072697 als eine weitere circRNA von Interesse, die in BA-Geweben herunterreguliert war. Die funktionelle Rolle von hsa_circ_0072697 bei BA bleibt jedoch unklar, und weitere Forschung ist erforderlich, um ihren Wirkmechanismus aufzuklären. Ebenso erfordern die anderen in dieser Studie identifizierten circRNAs (hsa_circ_0006961, hsa_circ_0021412, hsa_circ_0001348 und hsa_circ_0025498) weitere Untersuchungen, um ihre spezifischen Rollen im TGF-β-Signalweg und ihren Beitrag zur BA-Pathogenese zu bestimmen.
Die Ergebnisse dieser Studie bieten wertvolle Einblicke in die molekularen Mechanismen, die der BA zugrunde liegen, insbesondere die Rolle von circRNAs bei der Regulierung des TGF-β-Signalwegs. Die Identifizierung differenziell exprimierter circRNAs in BA-Geweben legt nahe, dass diese Moleküle als potenzielle Biomarker für die Diagnose und Überwachung der Krankheit dienen könnten. Darüber hinaus bietet die Konstruktion des ceRNA-Netzwerks einen Rahmen für das Verständnis der komplexen Interaktionen zwischen circRNAs, miRNAs und dem TGF-β-Signalweg bei BA, was den Weg für die Entwicklung neuartiger therapeutischer Strategien ebnen könnte.
Zusammenfassend unterstreicht diese Studie die Bedeutung von circRNAs in der Pathogenese der BA und hebt das Potenzial von hsa_circ_0009096 als diagnostischen Biomarker hervor. Die differentielle Expression von circRNAs in BA- und CC-Geweben eröffnet neue Forschungswege für die molekularen Mechanismen der BA, insbesondere die Rolle des TGF-β-Signalwegs bei Entzündung und Fibrose. Zukünftige Studien sollten sich auf die Aufklärung der funktionellen Rollen der identifizierten circRNAs und die Erforschung ihres Potenzials als therapeutische Ziele für BA konzentrieren. Durch ein tieferes Verständnis der molekularen Pfade, die an der BA beteiligt sind, könnte es möglich sein, wirksamere Behandlungen zu entwickeln und die Ergebnisse für Patienten mit dieser verheerenden Krankheit zu verbessern.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002079