慢性鼻炎的救治之法：抑制MCM2

近年來的研究表明，人鼻上皮祖細(xì)胞(hNEPCs)在慢性鼻炎癥過程中增殖能力較差。該文研究了導(dǎo)致慢性炎癥鼻粘膜中hNEPCs生長潛力降低的關(guān)鍵分子，于2020年12月發(fā)表在《J Allergy Clin Immunol》IF:10.228雜志上。

技術(shù)路線如下：

主要研究結(jié)果如下：

1、與對照組粘膜來源的hNEPCs相比鼻息肉(NPs)來源的hNEPCs增殖能力下降

如圖1所示，從對照組鼻粘膜中P1至P3的hNEPCs均呈典型的鵝暖石形態(tài)，而NP組織來源的hNEPCs則為“煎雞蛋形”，并且集落形成和Ki67染色均表明P2和P3的hNEPCs增殖效率顯著低于對照。

圖1由NP (n=3)和control (n=3)衍生的hNEPCs的增殖動態(tài)

2、通過RNA測序（RNA-seq）和細(xì)胞周期分析抑制NP衍生的hNEPC中細(xì)胞周期進程（例如G1/S相變）

收集P1至P3的對照組和NP組hNEPCs細(xì)胞進行轉(zhuǎn)錄組測序，鑒定相同細(xì)胞來源不同組間的差異表達基因（DEGs），結(jié)果如圖2所示。此外，GO分析的結(jié)果顯示NP來源的hNEPCs中的DEGs主要與細(xì)胞周期等生命過程相關(guān)，如細(xì)胞周期G1/S相變。隨后分析了對照組和NP組間的差異表達基因，重要的是這些DEGs參與的生命活動最顯著的5個也都與細(xì)胞周期調(diào)控相關(guān)：DNA復(fù)制，細(xì)胞分裂，有絲分裂細(xì)胞周期相變；并且DNA復(fù)制也是最顯著富集的通路（圖2E-F）。隨后，作者分析了不同樣本中的細(xì)胞周期，發(fā)現(xiàn)從P1至P3，NP和對照組來源的hNEPCs都表現(xiàn)出G1期比例增加，而S和G2期比例減少（圖2H-G），但是NP樣本的細(xì)胞有顯著更高的G1期比例和更低的S和G2期。這些結(jié)果表明在NP樣本細(xì)胞中細(xì)胞周期進展（特別是G1/S轉(zhuǎn)化）被顯著抑制導(dǎo)致了更慢的生長動力學(xué)。

圖2從NP (n=3)和對照(n=3)樣本傳代的hNEPCs的RNA-seq分析和細(xì)胞周期分析

3、降低G1/S轉(zhuǎn)化候選基因MCM2表達導(dǎo)致NP樣本中hNEPCs細(xì)胞增殖減緩

作者列舉了RNA測序中GO分析和KEGG分析中DNA復(fù)制途徑中涉及的基因，包含許多MCM家族基因，如（MCM2，MCM3，MCM4，MCM5，MCM6，MCM7）都在NP樣本hNEPCs細(xì)胞中下調(diào)表達（圖3A）。檢測發(fā)現(xiàn)P1階段，在mRNA和蛋白質(zhì)水平MCM2的表達在NP和對照樣本中都一樣，但是在P2和P3階段NP樣本中的表達顯著下降（圖2B-D）。重要的是，干擾MCM2的表達可以顯著降低hNEPCs的增殖（圖2E-G）。這些暗示著MCM2在NP中hNEPCs周期限制中發(fā)揮重要作用。

圖3 NP (n=3)和對照(n=3)樣本及MCM2敲除實驗中hNEPCs MCM2表達水平的比較

隨后，作者發(fā)現(xiàn)在MCM敲低的細(xì)胞中，p63+起源細(xì)胞的數(shù)量不受影響，但是增殖標(biāo)志物的表達都顯著下降了（圖4A-F）。此外，MCM家族的其它基因（MCM3，MCM5，MCM6，MCM7）在MCM2敲低后，它們的表達也都顯著下降了，表明MCM復(fù)合物的活性受到抑制（圖4G-K）。總之，這些結(jié)果證實MCM2是維持hNEPCs表達所必須的。

圖4 MCM2的抑制導(dǎo)致hNEPCs的增殖能力受限

4、異常重塑鼻上皮基底細(xì)胞的MCM2蛋白水平下降

作者檢查了健康黏膜正常上皮中的以及NP黏膜中重塑的上皮的MCM2蛋白表達，評價了兩種主要類型的上皮重塑：如p63 +細(xì)胞所示的基底細(xì)胞增生和如MUC5AC所示的杯狀細(xì)胞增生。MCM2蛋白主要位于正常上皮的基底層和重塑上皮的基底或上基底層中（圖5，A-B）。在具有基礎(chǔ)細(xì)胞增生或杯狀細(xì)胞增生的重塑上皮中，p63 +基底細(xì)胞中MCM2陽性細(xì)胞的百分比顯著低于健康對照組的正常上皮（圖5，C）。 另外，比較了嗜酸性NP和非嗜酸性NP之間上皮中的MCM2 + / p63 +百分比，但是這兩個NP亞組之間沒有顯著差異（圖5，D）。 這些結(jié)果表明，MCM2在基底細(xì)胞中表達的降低可能與發(fā)炎的鼻粘膜上皮細(xì)胞增殖能力差有關(guān)。

圖5 NPs異常重塑上皮細(xì)胞(25例)中MCM2+p63+細(xì)胞的減少與健康鼻粘膜正常上皮細(xì)胞(10例)比較

參考文獻：

Li Li Yue., Zhou Yu Tao., Sun Lin., Liu Xin Yi., Li Jian., Hong Yue., Ye Xiao Yan., Bao Qing., Meng Qing Xiang., Wen Wei Ping., Chen He Xin., Li Chun Wei.(2020). Downregulation of MCM2 contributes to the reduced growth potential of epithelial progenitor cells in chronic nasal inflammation. J Allergy Clin Immunol, undefined(undefined), undefined. doi:10.1016/j.jaci.2020.11.026