MiR{0}}p는 근육 재생을 강화하고 노화된 근육 및 근이영양증을 개선합니다.

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Parabiosis 실험은 회춘 및 노화와 관련된 분자 요소가 혈액에서 순환한다는 것을 시사합니다. 여기에서 우리는 세포가 없는 miRNA로 혈액에서 순환하는 miR{0}}p가 젊은 쥐에 비해 나이든 쥐의 혈액에서 현저히 감소한다는 것을 보여줍니다. 그리고 miR{2}}p는 근육 분화와 근육 재생을 향상시킵니다. miR-199-3p를 제공하는 miR-199 모방체를 나이든 마우스에 투여하면 근섬유 비대가 발생하고 근력 손실이 지연되었습니다. Duchenne 근이영양증(DMD)의 잘 알려진 동물 모델인 mdx 마우스에 miR-199 모방체를 전신 투여하면 마우스의 근력이 현저하게 향상되었습니다. 종합하면, 혈액 내 무세포 miR{8}}p는 노화된 근육 섬유에서 비대 효과와 같은 노화 방지 효과가 있을 수 있으며 DMD 및 노화 관련 질병에 대한 새로운 RNA 치료제로서의 잠재력을 가질 수 있습니다. 이 발견은 혈액 순환 miRNA에 대한 새로운 통찰력을 노화 관련 분자로 제공합니다.

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근육의 힘, 신경계의 작동, 호흡 기능, 감염에 대한 방어, 질병에 대한 저항과 같은 생명 기능은 노화와 함께 감소합니다. 이러한 기능 저하와 관련된 질병 및 기능 장애는 고령화 사회에서 증가하고 주요 문제가 되고 있습니다. 노화와 함께 신체에서 대사 및 유전자 조절 변화와 같은 다양한 변화가 발생합니다.{0}}; 그리고 그러한 변화를 연구하는 것은 고령화를 이해하고 고령화 사회가 직면한 문제를 다루는 전략을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 노화와 관련된 생체 분자(유전자 포함)가 확인되었으며 노화 연구에 유용할 수 있습니다. 예를 들어, -galactosidase와 polnk4a 발현은 세포 노화와 관련이 있으며4-6 klotho 유전자가 결여된 마우스 모델은 인간의 조기 노화와 유사한 여러 표현형을 갖는 노화 모델로 알려져 있습니다.

Parabiosis는 공통 혈관계를 공유하는 두 개인 간의 결합이며 수술에 의해 실험적으로 생성될 수 있습니다. 어린 설치류와 나이든 설치류가 공통의 혈관계를 공유하기 위해 결합된 공생생물 실험에서는 어린 동물의 노화 과정이 가속화되는 반면 나이든 동물은 젊어지는 것으로 나타났습니다9-12. 이 발견은 회춘 및 노화와 관련된 특정 요인이 존재하고 혈관계에 혈액을 순환한다는 것을 강력하게 시사하지만, 그러한 순환 요인은 아직 완전히 이해되지 않았습니다13.

Cistanche 캔 안티 에이징

MicroRNA(miRNA)는 21-23-뉴클레오티드 길이의 작은 비암호화 RNA로, 핵의 마이크로프로세서 복합체와 세포질의 다이서가 있는 소화에 의해 더 긴 전사체(일차 miRNA)에서 처리되고 RNA-유도 침묵 복합체(RISC)14,15. RISC의 MiRNA는 유전자 침묵에서 매개체 역할을 하며, 여기서 miRNA에 대한 부분적 상보성을 갖는 메신저 RNA(mRNA)의 번역이 억제되거나 miRNA에 거의 상보적인 서열을 운반하는 mRNA가 소화l4,15.Cistanche 추출물 안티 방사선따라서 miRNA는 표적 유전자 발현을 억제함으로써 유전자 조절에 중요한 역할을 합니다. 수천 개의 miRNA 유전자가 동물과 식물에서 발견되었습니다[microRNA 데이터베이스(miRBase): http://www.mirbase.org/index.shtml 참조]. miRNA의 발현 프로필이 조사되었으며 miRNA의 조직 및 발달 단계 특이적 발현과 질병 관련 발현이 감지되었습니다1{4}}. miRNA와 관련된 유전자 조절은 질병14,16,{7}}을 포함한 다양한 생명 기능 및 생명 현상과 밀접한 관련이 있습니다.

MiRNA는 세포 내부뿐만 아니라 외부에도 존재합니다25. 예를 들어, miRNA는 무세포 뉴클레오티드로 혈액에 존재하며 혈관계에서 순환합니다2627. 이러한 무세포 miRNA(cf-miRNA)는 세포외 소포라고 하는 작은 소포에 통합되거나 단백질과 결합되어 세포외 뉴클레아제로부터 보호를 얻습니다25,28. 일부 cf-miRNA의 존재는 중요할 수 있습니다. 예를 들어, cf-miRNA와 특정 질병 사이의 중요한 연관성이 감지되었습니다26,27,{13}}. Cf-miRNA는 물리적 상태의 변화를 반영할 수 있습니다. 따라서 이러한 miRNA는 질병뿐만 아니라 생명 유지 시스템을 모니터링하기 위한 잠재적인 바이오마커가 될 수 있습니다.

본 연구는 cf-miRNA와 노화 간의 연관성을 조사하기 위해 수행되었으며, 젊고 나이든 마우스의 혈액 내 cf-miRNA를 조사하였다. 결과는 젊은 쥐와 나이든 쥐의 혈액 사이에서 cf-miRNA의 변화를 보여주었다. 이러한 miRNA 중 miR-199-3p는 젊은 혈액에 비해 노화된 혈액에서 현저히 감소했습니다. 흥미롭게도 miR{4}}p는 근육 분화와 재생을 향상시키는 능력이 있으며 나이든 쥐에 투여하면 근육 섬유가 확장됩니다. miR-199-3p가 mdx 마우스에 도입되었을 때 Duchenne 근이영양증(DMD) 동물 모델 마우스의 근력이 현저하게 향상되었습니다. 현재의 연구는 노화, 잠재 능력 및 의료 응용 측면에서 혈액 순환 cf-miRNA에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

결과

Cell-free miRNAs in the blood of young and aged mice. We investigated cf-miRNAs in the blood of young (6-week-old) and aged (>23-생후) C57BL/6J 마우스, DNA 마이크로어레이를 사용하여 연령 관련 차이를 식별합니다. cf-miRNA의 프로필은 젊고 나이든 마우스 사이에 현저한 차이를 나타냈으며, 즉 젊고 나이든 마우스 혈액에 편향된 cf-miRNA가 검출되었습니다(표 1). 이러한 miRNA 중 myogenic miRNA(예: miR-1 및 miR{9}})1833은 젊은 혈액에 풍부한 miRNA 그룹에 존재했습니다. 즉, myogenic miRNA는 노화된 혈액에서 현저히 적습니다(표 1).시스탄체 허브젊은 혈액과 노화된 혈액 사이의 miRNA의 차이는 정량적 역전사-중합효소 연쇄 반응(qRT-PCR; 그림 1a)에 의해 확인되었으며, 혈장에서 분리된 엑소좀(exosome)이라는 작은 소포에서 추출한 RNA 소스를 사용하여 추가로 재현되었습니다. 보충 그림 1).

반면에 세포 배양 실험에서는 어린 생쥐 혈청이 근세포 분화를 유도하는 능력이 있었고 그 능력이 나이든 생쥐보다 더 강한 것으로 나타났습니다(그림 1b). 혈액에서 근세포 분화를 유도할 수 있는 주요 인자인 인슐린 유사 성장 인자 I(IGF-I)34,35를 조사했습니다. 그러나 젊은 혈액과 노인 혈액 간에는 유의한 차이가 관찰되지 않았습니다(그림 1c). 따라서 젊은 혈액에서 IGF-I 이외의 요인이 근육 분화에 연루될 수 있습니다.

miR{0}}p는 근성 분화를 강력하게 유도할 수 있습니다. 우리는 근육 분화에 대한 젊은 혈액에 풍부한 miRNA의 영향을 조사했습니다. 합성 miRNA 모방체를 마우스 근아세포 세포주인 C2C12 세포에 도입하고, myogenic 분화 마커인 myogenin(Myog) 및 myosin heavy chain 1(Myh1) 유전자의 발현을 조사하였다. 결과는 예상치 못한 결과로 우리의 관심을 끌었습니다. myogenic 분화에 대한 정보가 거의 없기 때문에 음성 miRNA로 예측된 ​​miR-199-3p는 Myog 및 Myh1의 발현을 현저하게 유도했습니다(그림 2a, b). 또한 miR{9}}p의 유도는 기존의 myogenic miRNA보다 더 강력했습니다. miR{10}}p가 있을 때 myosin 중쇄의 발현이 특히 두드러졌습니다(그림 2b, c).

miR{0}}p와 근원 분화 사이의 관계를 명확히 하기 위해, 우리는 근원 분화 동안 세포 및 세포외(exoso-mal) miR{2}}p와 miR{3}}p 억제제의 효과를 조사했습니다. 차별화에. 내인성 (세포)miR{4}}p의 발현은 분화 개시 후 상향조절되었다. Exosomal miR-19-3p는 한 번 증가하고 그 후에는 감소했습니다(보충 그림 2a). 억제제 처리는 근육 분화 마커인 Myog, Myh1 및 크레아틴 키나아제(Ckm)의 발현을 억제했습니다(보충 그림 2b).cistanche 음경 성장따라서 이 발견은 miR{0}}p가 근육 분화에 관여함을 시사합니다.

miR{0}} 모방 설계 우리는 miR{1}} 모방체가 유전자 침묵에서 기능적 매개체(가이드 가닥)로서 miR{2}}p를 효율적으로 생성할 수 있도록 miR{1}} 모방체를 설계했습니다. 설계된 miRNA 모방체를 스크리닝하고 miR199#4를 유능한 miR{6}} 모방체로 선택했습니다(보충 그림 3). 그 후, miR199#4는 생체 내 및 시험관 내 실험 모두에 사용되었습니다.

myogenic 분화에서 miR{0}}p의 표적 유전자. 근원적 ​​분화에서 miR{1}}p의 표적 유전자를 식별하기 위해 TargetScan 데이터베이스에서 후보 유전자를 검색하고 C2C12 근모세포에서 발현되는 Lin28b 및 Suz12 유전자에 초점을 맞췄습니다. Lin28b와 Suz12는 3' 비번역 영역에서 추정되는 miR{9}}p 결합 서열을 가지고 있습니다(UTR, 그림 3a). 우리는 결합 서열과 일치하지 않는 서열을 포함하는 루시페라제 리포터 유전자를 사용하여 추정 서열이 miR{12}}p에 대한 확실한 결합 부위임을 입증했습니다(그림 3a, b). 추정 결합 서열을 지닌 루시퍼라제 유전자는 miR{14}}p[pLin28b-(81), pLin{18}}(983) 및 pSuz{20}}(973)]에 의해 유의하게 억제된 반면, 시드[pLin28b-(81)mut, region, pLin28b-(81)mut, region]에 염기 치환 돌연변이가 있는 불일치 서열은 억제 효과를 폐지했습니다[pSuz12-(973)mut]. pLin28-(983)mut 및 miR-199 모방체가 C2Cl2 세포에 도입되면 Lin28b 및 Suz12의 발현이 일관되게 억제되었습니다(그림 3c). Lin28b 및/또는 또는 Suz12가 근육 분화에 직접적으로 기여하는 경우 Lin28b 및 Suz12의 특정 억제는 RNA 간섭(RNAi, 그림 3d, e)을 사용하여 유전자 침묵에 의해 수행되었습니다. 예상대로 Ckm, Myh1 및 Myog와 같은 근유전자 분화 마커의 발현은 Lin28b 및 Suz12 유전자 침묵 하에서 상향 조절되었습니다(그림 3f, g).

Lin28b는 miRNAs3637의 처리에 관여하는 RNA 결합 단백질이므로 Lin28b를 통한 miR{3}} 모방이 myogenic miRNA 처리에 미치는 영향을 조사했습니다. 주요 myogenic miRNA인 miR-1의 수준은 전구체의 처리가 Lin28b37에 의해 조절되기 때문에 조사되었습니다. 성숙한 miR-1는 miR-199 모방 처리에 의해 크게 증가했으며(그림 3h), 이는 miR{11}}p가 억제를 통해 miR{13}}의 기능적 발현을 조절할 수 있음을 시사합니다. 대상 Lin28b의 종합하면, 이번 발견은 miR{15}}p가 표적 유전자인 Lin28b 및 Suz12의 억제를 통해 근육 분화에 관여한다는 것을 시사합니다.

근육 손상 마우스에서 miR199#4에 의한 근육 재생 향상.시스탄체 살사 혜택우리는 근육 손상 모델을 사용하여 생체 내에서 miR{0}} 모방(miR199#4)의 효과를 조사했습니다(그림 4a, b). 8주령의 C57BL/6J 마우스에 BaClz를 전방 경골(TA)에 주사하여 근육 손상을 유도하고, 24시간 후 손상된 부위에 miR19#4를 투여하였다. miR199#4 투여 2일 후 myogenic marker 유전자의 발현을 조사하였다. myog 발현은 유의하게 증가되었고 myogenic 분화 1(Myod1)과 myogenic factor 5(Myf5)도 miR199#4 투여에 의해 상향 조절되었습니다(그림 4c). 데이터는 위에서 설명한 시험관 내 결과와 일치합니다(그림 2).

miR199#4 투여 9일 후 재생 근육의 면역조직화학 분석을 수행하였다. 중심 핵을 특징으로 하는 재생 근육 섬유(근섬유)의 단면적을 조사했습니다(그림 4b). miR199#4로 처리된 재생 근섬유의 평균 단면적은 비침묵 대조군 RNA 이중체(nsCont, 그림 4d)로 처리된 대조군 근섬유의 평균 단면적보다 컸으며, 그 차이는 통계적 유의성에 근접했습니다. 평균 단면적 외에도 단면적의 크기 분할 히스토그램은 miR199#4 존재 시 확대된 근섬유의 증가를 보여주었다(그림 4e).

노화된 근육 섬유에 대한 miR199#4의 비대 효과. miR199#4가 노화된 생쥐(~24개월)에 미치는 영향을 조사했습니다. 나이 든 쥐는 혈액 순환 cf-miR{10}}p에서와 같이 근육 miR{6}}p에서 유의한 감소를 나타냈으며(그림 5a), 어린 쥐와 비교했습니다. 우리는 나이 든 쥐의 TA 근육에 miR199#4를 투여하고 2일 후 면역 조직 화학 분석으로 TA 근육을 검사했습니다(그림 5b). miR199#4로 처리된 근섬유의 평균 단면적은 nsCont로 처리된 대조군 근섬유의 평균 단면적보다 훨씬 컸습니다(그림 5c). 이와 일치하게, 크기 분할 히스토그램 분석은 miR199#4 존재 시 확대된 근섬유의 현저한 증가를 나타내었다(그림 5d).

혈액 순환 cf-miR-199-3p는 노화된 마우스에서 감소하기 때문에 우리는 꼬리 정맥을 통해 노화된 마우스의 순환 혈액에 miR199#4를 도입했습니다. miR19#4의 정맥내 투여 후, 전술한 바와 같이 근섬유의 단면적을 조사하고 분석하였다. 결과는 Fig. 5e와 같이 노화된 근육에 miR199#4를 국소적으로 투여한 결과와 일치한다(Fig. 5c, d).

근육 손상 모델과 나이 든 쥐 사이에 확대된 근육 섬유에 차이가 있음에 유의해야 합니다. 재생 중인 근육 섬유에서 중심 핵이 관찰되지만(그림 4b), 이러한 근섬유는 miR199#4로 처리된 나이든 마우스에서는 거의 감지되지 않았습니다(그림 5b). 이것은 miR199#4 처리 후 노화된 마우스에서 기존 근육 섬유가 확대될 수 있음을 시사합니다. 우리는 근육 재생과 다른 또 다른 메커니즘이 나이 든 쥐의 근섬유 확대에 관여할 수 있다고 가정하고 근육 위축 경로의 관여를 제안했습니다.cistanche tubulosa 복용량 레딧Atroginl 및 MuRFI 유전자는 근육 위축과 밀접한 관련이 있으며, 이들의 발현 수준은 젊은 근육에 비해 노화된 근육에서 유의하게 증가합니다(그림 6a). 우리는 miR199#4의 전신 투여 후 나이든 마우스의 근육에서 Atroginl 및 MuRFI의 수준을 조사하였다. Atroginl과 MuRFI는 miR19#4 투여에 의해 다양한 근육에서 현저하게 감소되었으며(그림 6b), 이는 miR199#4에 의한 근육 위축 경로의 억제가 노화된 마우스에서 근섬유 확장을 유발할 수 있음을 시사합니다.

MiR199#4는 나이든 쥐의 근력 손실을 지연시킵니다. 나이 든 쥐의 근육 기능에 대한 miR199#4의 효과는 흥미롭습니다. miR199#4의 전신 투여 전후에 노령 마우스를 대상으로 악력 테스트를 수행하였다. 실험은 이중맹검 방식으로 진행되었으며, RNA 주입과 100% 그립 테스트는 i 정보를 공유하지 않고 다른 실험자들에 의해 수행되었습니다. C57BL/6 생쥐({10}}생후) 수컷에게 그립 테스트를 실시한 후 1주 후에 miR199#4와 nsCont를 정맥 주사하고 다시 그립 테스트를 했습니다. miR199#4 주사 후 근력의 변화는 MiR199#4가 mdx 마우스의 근력을 향상시키는 것이었습니다. miR199#4가 근육에 긍정적인 영향을 미치기 때문에 우리는 잘 알려진 DMD 동물 모델인 mdx 마우스에서 miR199#4 투여의 효과를 평가하기 위한 실험을 수행했습니다. 8주령 mdx 마우스에 miR199#4(1.6 mg/kg)를 2회(1주 간격) 정맥주사하고, 마지막 투여 1주 후에 그립 테스트를 실시하였다. 실험은 도 7과 같이 이중맹검 방식으로 수행하였다. 결과(그림 8a)는 nsCont로 처리된 mdx 마우스와 비교하여 miR199#4로 처리된 mdx 마우스에서 근육 강도의 상당한 개선을 보여줍니다. 또한, miR199#4를 처리한 mdx 마우스의 혈액에서 크레아틴 키나제(CK) 활성 및 무세포 miR{42}}의 유의한 감소가 관찰되었으며, 이는 질병의 징후일 수 있습니다(그림 8b, c). 개선.

약물 전달 시약으로서 아텔로콜라겐은 점성이 있어 취급이 어려우며, 아텔로콜라겐을 처리한 마우스는 비히클에 의해 부정적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 우리는 약물 전달 시스템(DDS)을 개선하기 위해 아텔로콜라겐에 대한 대안을 찾았고 DC-CHOL/DOPE 양이온 리포솜을 아텔로콜라겐과 같거나 더 우수한 새로운 DDS 시약으로 발견했습니다(보충 그림 4). 양이온성 리포솜을 포함하는 miR199#4의 약물 분포는 투여된 miR19#4가 근육으로 전달되고 간에서 지속적으로 다량으로 흡수됨을 보여주었습니다(보충 그림 5). 근육에 전달된 세포외 miR199#4는 유전자 침묵의 매개체 역할을 할 수 있으며 근력 향상에 관여하는 유전자 조절에 기여할 수 있습니다.

miR199#4 투여 후 개선과 관련된 생체분자를 규명하고자 하였다. DMD와 관련된 다양한 폴리 펩타이드를 웨스턴 블로팅으로 조사했지만, 이 연구에서는 개선과 관련된 뚜렷한 신호가 감지되지 않았습니다(보충 그림 6). 이 점에 대해서는 다음 섹션에서 더 논의할 것입니다.

논의

생체 분자는 노화에 따라 질적, 양적으로 변화합니다{0}}. 이러한 변화를 포착하고 연구하는 것은 고령화를 이해하는 데 필수적이며 고령화 사회의 문제를 다루는 전략을 밝힐 수 있습니다. 어린 동물과 나이든 동물이 결합되어 공통 혈관계를 공유하는 Parabiosis 연구는 노화 및 회춘에 대한 중요한 통찰력을 제공했습니다{1}}l2. 이 발견은 젊은 순환 혈액과 노인 순환 혈액에 각각 젊어지게 하는 요인과 노화 요인이 있음을 강력하게 시사합니다. 이전 연구에서는 회춘 및 노화와 관련된 후보로 다양한 분자를 보고했지만 그 결과는 논란의 여지가 있습니다13.

젊고 오래된 혈청을 사용한 시험관 내 세포 배양 실험은 공생생물 실험과 유사하며(그림 1b) 순환 혈액에서 나이에 따라 변하는 miR{0}}p를 발견했습니다. miRNA는 노화된 혈액에서 유의하게 감소하는 것으로 확인되었습니다(표 1 및 그림 1a). 또한 근육(세포)miR{2}}p의 발현은 젊은 근육에 비해 노화된 근육에서 현저히 감소합니다(그림 1a). 5a); 따라서 혈액 내 cf-miR-199-3p는 근육 miR-199-3p와 상관관계가 있을 수 있습니다. 노화에 따른 miR{8}}p 발현 감소는 붉은털 원숭이 골수에서 유래한 중간엽 줄기세포에서도 관찰됩니다39. 따라서 세포 miRp의 발현은{10}나이에 따라 조절될 수 있습니다. miR{12}}p와 대조적으로 miR{13}} 및 miR{14}}와 같은 세포 근원성 miRNA의 발현은 젊고 노화된 근육에서 변하지 않고 남아 있지만(그림 5a), 혈액 내 세포외 miRNA의 비율은 노화된 마우스에서 현저하게 감소됩니다(그림 1a). miR{16}}p와 myogenic miRNA(miR{17}} 및{18}})의 차이는 cf-miRNA 처리 및/또는 이들 사이의 cf-miRNA의 연령 관련 제어의 차이를 반영할 수 있습니다. . 이러한 차이를 밝히기 위해서는 향후 추가적인 연구가 필요하다.

이전 연구에 따르면 miR{0}}p는 표적 유전자의 억제를 통해 다양한 세포 기능과 생체 현상에 참여합니다. 예를 들어 miRNA는 표적 세마포린{1}} 유전자40의 하향 조절과 표적 유전자(Cdc42, Map3k2, Map3k4 및 Taok1) p38MAPK 경로41에 관여. 본 연구에서는 miR{11}}p가 표적 유전자인 Lin28b 및 Suz12의 억제를 통해 근세포 분화에 관여한다는 것을 발견했습니다(그림 3). Lin28b는 RNA 결합 단백질이며 근육 특이적 miRNA인 miR{17}}를 포함하여 miRNA의 성숙을 억제하고 근육 생성을 촉진합니다37. miR-19-3p에 의한 Lin28b의 억제는 성숙한 miR-1의 증가를 유발하며(그림 3), 이는 근육 분화가 진행되도록 할 수 있습니다.

Suzl2는 염색질을 억제하는 PRC2(polycomb repressive complex 2)의 핵심 소단위입니다. PRC2의 유전자 조절은 줄기 세포 유지, 배아 발달, 세포 증식 및 분화에 관여합니다. 여기에는 근원성 분화42가 포함됩니다. PRC2는 미분화 근아세포에서 Myog 및 MCK(muscle creatine kinase)와 같은 침묵하는 근육 특이적 유전자좌에 존재하지만 해리됩니다. 분화 된 myotubes43의 그러한 유전자좌에서. RNAi에 의한 Suz12에 대한 유전자 침묵은 근원성 유전자 발현의 향상을 유발합니다(그림 3). PRC2의 또 다른 핵심 소단위인 zeste homolog 2(Ezh2) 단백질의 인핸서 억제는 또한 근육 분화를 유발합니다. 이러한 발견은 핵심 소단위의 억제로 인한 PRC2 형성의 억제가 근육 분화를 위한 게놈 상태의 생성을 유발할 수 있음을 시사합니다. 따라서 miR{17}}p에 의한 Suz12의 억제는 근육 분화를 유도할 수 있습니다. 종합하면, miR{18}}p는 각각 근모세포의 미분화 상태 유지에 관여하는 Lin28b 및 Suzl2를 포함하는 두 개의 독립적인 경로의 억제를 통해 근생 분화에 중요한 역할을 할 수 있습니다.

myogenic 분화에 대한 miR{0}}p의 효과는 생체 내에서도 나타났습니다(그림 4). 근육 손상은 근육 재생으로 인한 세포 증식 및 분화를 유발합니다. 손상된 부위에 miR-199-3p를 공급하는 miR199#4를 도입하면 근육 재생이 강화되고 근섬유 재생이 확장됩니다(그림 4). myogenic 유전자 발현은 miR199#4 처리에서 지속적으로 상향 조절되었습니다(그림 4). 실용적인 관점에서 miR199#4는 외과적 치료에 효과적이고 유용할 수 있습니다.

miR199#4를 혈액 순환 miR{3}}p가 결핍된 나이든 마우스에 투여했을 때, 마우스는 현저하게 확장된 근섬유를 나타내었고(그림 5), 노화에 따른 근력 손실이 지연되었습니다(그림 7). 나이 든 쥐의 확장된 근섬유는 miR199#4가 있을 때 확대되는 재생하는 근섬유와 다릅니다. 전자는 기존 근섬유에서 파생되고 후자는 신근섬유(신생근섬유)에서 파생됩니다. 따라서 근섬유 확장에는 서로 다른 독립적인 메커니즘이 있습니다. 우리의 연구는 (i) 전자의 경우 miR199#4 처리에 의한 Atroginl 및 MuRFI의 억제로 인한 근육 위축의 억제가 노화된 근섬유의 비대를 초래하고, (ii) 후자의 경우 표적 유전자인 Lin28b의 억제를 유발함을 시사합니다. 및 Suz12는 근섬유 재생의 확대를 유발합니다. 전체적으로 miR{13}}p에 의해 조절되는 다양한(여러 개의) 유전자가 다양한 상황에서 근육 비대에 관련될 수 있습니다. 이 발견은 또한 miR{14}}p가 적어도 근육에 노화 방지 효과가 있을 수 있으며 miR{17}}p를 공급하는 miR199#4가 노화 관련 근육 질환에 대한 새로운 RNA 의약품으로 잠재력이 있을 수 있음을 시사합니다. 근감소증과 같은.

근육에 대한 miR199#4의 높은 효능을 기반으로 우리는 잘 알려진 DMD 모델인 mdx 마우스에 miR199#4를 투여했으며 놀라운 결과를 얻었습니다. miR199#4의 전신 투여는 마우스의 근력을 ~20% 향상시켰습니다( 그림 8a). 근력 회복의 메커니즘을 이해하기 위해 miR-199-3p에 의해 개선된(또는 영향을 받는) 생체 분자를 식별하려고 시도했습니다. 그러나 혈액 CK 및 cf-miR{11}}(그림 8b, c)의 개선을 제외하고는 분자 수준에서 이러한 개선을 감지할 수 없었습니다. 감지의 이러한 어려움은 mdx 마우스에서 근육 세포를 재생하고 파괴하는 혼합으로 구성된 복잡한 세포 집단으로 인한 것일 수 있습니다. miR199#4가 개선을 가져오더라도 복잡한 세포 집단으로 인한 높은 배경 잡음은 개선의 증거를 가릴 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 mdx 마우스에서 유래한 균질한 근육 세포 집단을 사용하거나 근육을 포함한 다양한 조직에 초점을 맞춘 보다 광범위한 연구가 수행되어야 합니다.

miR199#4에 의한 근력 회복의 분자적 메커니즘은 아직 알려지지 않았지만, 근력 향상을 위한 miR19#4의 용량은 주목할 만하다. ~1.6 mg/kg miR199#4를 2회 투여하면 mdx 마우스에서 근력이 향상되었습니다. 생체 내 돌연변이 디스트로핀 유전자에 대한 엑손 스키핑에 대한 유효량은 안티센스 올리고뉴클레오티드보다 낮은 것으로 보입니다{10}}. miR199#4가 저용량에서 근력을 향상시킬 수 있는 이유는 안티센스 올리고뉴클레오티드와 다른 작용 기전 때문일 수 있습니다. miR19#4의 작용 기전은 촉매 유전자 침묵이다. 대조적으로, 안티센스 올리고뉴클레오타이드의 메커니즘은 물리적 혼성화를 기반으로 합니다. 따라서 약효를 나타내는 적절한 용량의 차이는 작용 기전의 차이에 기인할 수 있습니다.

기관, 조직 또는 세포가 miRNA를 순환 혈액으로 방출하는 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았으며 이러한 miRNA의 방출에 대한 연령 관련 조절도 불명확합니다. 본 연구에서는 cf-miR-199-3p를 포함한 근기성 cf-miR-NA가 혈관계의 혈액과 함께 순환하며 노화에 따라 감소함을 보여주었습니다. 이러한 cf-miRNA는 엑소좀에 존재할 수 있으며, 즉 엑소좀 miRNA입니다.

Myogenic miRNA는 myogenic 분화, 근육 재생 및 근육 항상성 유지에 참여합니다. 이전 연구에서는 miR-1 및 miR-133과 같은 myogenic miRNA가 신체 운동에 반응하여 혈액에서 증가하는 것으로 관찰되었다고 보고했습니다4849. 이러한 보고서에 따르면 활동적인 어린 쥐는 느리게 움직이는 나이든 쥐보다 더 많은 myogenic miRNA를 혈액으로 방출할 수 있으며 cf-miR{6}}p를 포함한 이러한 세포외 miRNA는 자가분비 작용을 통해 어린 쥐의 근육 항상성을 유지하는 데 기여할 수 있습니다. . 그러나 세포외(exosomal) miRNA의 수준이 세포의 miRNA 수준과 항상 상관관계가 있는 것은 아니며, 젊은 생쥐와 노년 생쥐(그림 1a 및 5a) 사이에 근원성 miRNA와 miR{7}}p에서 차이가 관찰되었습니다(그림 1a 및 5a). 근육 분화 (보충 그림 2a). 따라서, 또 다른 가능성으로, 엑소좀 형성의 연령 관련 및 분화 관련 조절이 cf-miRNA 생성에 영향을 미칠 수 있음을 생각할 수 있습니다. 특히, 젊고 나이든 마우스 사이에 엑소좀 형성에 차이가 있을 수 있습니다. 이러한 가설의 맥락에서, 혈액으로의 myogenic miRNA의 연령 관련 방출을 설명하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.

방출 메커니즘과는 별도로, cf-miR-199-3p를 포함하는 젊은 근성 cf-miRNA가 parabiosis에 의해 젊은 혈관계에서 노화된 혈액 순환계로 유입될 때 cf-miRNA는 근육 활성화 및 근육 억제를 유발할 수 있습니다. 노인 측 위축; 이 개념은 이 연구에서 miR19#4를 정맥 주사한 나이든 마우스의 증거에 의해 뒷받침됩니다(그림 5-7). 혈액의 Cf-miRNA는 연령 관련 항상성 기능과 관련이 있을 수 있으며 변경된 항상성을 나타낼 수 있습니다. 이러한 cf-miRNA가 이소성으로 존재하는 경우, 예를 들어 젊은 혈액의 cf-miRNA가 노화된 혈액 순환계로 전달되는 경우 일부 cf-miRNA는 노화된 쪽에 회춘 효과, 즉 노화 방지 효과를 나타낼 수 있습니다. 대조적으로, 노화된 혈액의 cf-miRNA는 노화와 함께 변경된 항상성을 나타낼 수 있습니다. 이러한 cf-miRNA가 젊은 혈액 순환 시스템으로 전달되면 일부 cf-miRNA는 노화 관련 악화를 유발할 수 있으며 젊은 쪽의 조기 노화를 유발할 수 있습니다. 노화된 혈액에서 유의하게 증가된 Cf-miRNA는 노화를 이해하고 예방하기 위해 상세한 기계적 분석이 필요한 후보를 나타냅니다.

결론적으로, 우리의 현재 연구는 노화 관련 분자로서 cf-miRNA에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 노화와 cf-miRNA를 포함한 무세포 기능 RNA 사이의 관계를 명확히 하기 위한 새로운 연구 방향을 밝혔습니다.

이 기사는 COMMUNICATIONS BIOLOGY|(2021) 4:427|https://doi.org/10.1038/s42003-021-01952-2|www.nature.com/commsbio