東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院巢杰教授課題組主要研究方向為肺炎和肺纖維化的機(jī)理機(jī)制的研究。該課題組利用Arraystar CircRNA芯片研究發(fā)現(xiàn)circRNA circHECTD1通過HECTD1/ZC3H12A依賴的泛素化介導(dǎo)SiO₂誘導(dǎo)的矽肺中巨噬細(xì)胞活化，釋放相關(guān)炎性因子和纖維化因子，繼而影響矽肺纖維化的進(jìn)程，結(jié)果表明circHECTD1/ ZC3H12A/HECTD1可能是矽肺炎癥和纖維化的有效干預(yù)靶點(diǎn)。該研究成果發(fā)表在課題組在國際知名學(xué)術(shù)期刊Theranostics（影響因子8.766）。（芯片實驗由康成提供技術(shù)服務(wù)） 

研究背景： 
    矽肺是由于長期吸入游離二氧化硅（SiO₂）粉塵所引起的以肺組織持續(xù)慢性炎癥、進(jìn)行性肺纖維化為主，并伴有全身系統(tǒng)性炎癥為特征的全身性疾病。矽肺一旦發(fā)生，肺損傷呈進(jìn)行性發(fā)展，即使停止粉塵暴露，肺部病變依然進(jìn)展，導(dǎo)致肺功能障礙，呼吸衰竭，甚至死亡。由于對矽肺的發(fā)病機(jī)制知之甚少，因此發(fā)現(xiàn)矽肺早期診斷分子標(biāo)志物以及干預(yù)肺纖維化進(jìn)程的靶標(biāo)已成為迫切需要解決的問題。 
    CircRNA是一類具有閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)的非編碼RNA，在發(fā)育、細(xì)胞功能和特定的病理學(xué)應(yīng)答中比如癌癥生物學(xué)中起到非常重要的作用。circRNA可以作為microRNA海綿競爭性結(jié)合miRNA，從而來調(diào)控基因表達(dá)。研究circRNA和它們參與疾病發(fā)生發(fā)展的機(jī)理機(jī)制以及為臨床診斷及治療提供靶點(diǎn)已經(jīng)變得越來越重要。 

研究思路： 
    本研究著重于研究SiO₂吸入引起肺部細(xì)胞激活，釋放的細(xì)胞因子和化學(xué)趨化因子，參與炎癥反應(yīng)和肺纖維化的過程及其機(jī)制，為了研究circRNA在這一過程及機(jī)制中的作用，研究者運(yùn)用Arraystar Mouse circRNA芯片研究SiO₂誘導(dǎo)的小鼠矽肺模型的肺組織和生理鹽水處理的正常小鼠的肺組織的circRNA差異表達(dá)譜，篩選出120個差異表達(dá)的circRNA（其中73個circRNA上調(diào)，47個circRNA下調(diào)），結(jié)合實驗室前期研究，差異表達(dá)的circHECTD1的宿主基因HECTD1可以通過泛素化參與SiO₂誘導(dǎo)的矽肺的炎癥反應(yīng)和肺纖維化， 因此將circ HECTD1作為重點(diǎn)研究。 
    qRT-PCR研究發(fā)現(xiàn)，circHECTD1在SiO₂誘導(dǎo)的肺巨噬細(xì)胞中表達(dá)顯著下調(diào)。circHECTD1慢病毒轉(zhuǎn)染巨噬細(xì)胞系后研究細(xì)胞活力和遷移率，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后，circHECTD1可以減弱SiO₂誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞活化及遷移率上升，因此推斷circHECTD1可以介導(dǎo)SiO₂誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的活化。隨后通過RIP研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子ZC3H12A可以和circHECTD1相互作用介導(dǎo)這一活化的過程。通過WB及qRT-PCR研究發(fā)現(xiàn)circHECTD1的宿主基因HECTD1的mRNA水平和蛋白水平在SiO₂誘導(dǎo)的肺巨噬細(xì)胞中明顯上調(diào)，同時circHECTD1慢病毒轉(zhuǎn)染巨噬細(xì)胞系中，HECTD1 mRNA水平不受影響，但是蛋白表達(dá)明顯被抑制，HECTD1 CRISPR激活質(zhì)粒ACT和酶切抑制質(zhì)粒NIC表明，HECTD1可以影響SiO₂誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的表型變化和細(xì)胞活力，同時通過免疫沉淀研究發(fā)現(xiàn)，ZC3H12A也可以和HECTD1相互作用參與這一過程。作者通過研究ACT和NIC巨噬細(xì)胞上清液加到成纖維細(xì)胞，測定其遷移率和細(xì)胞活力，發(fā)現(xiàn)SiO₂誘導(dǎo)后，HECTD1表達(dá)上調(diào)，同時影響成纖維細(xì)胞活化及遷移。以上研究表明circHECTD1經(jīng)ZC3H12A介導(dǎo)的泛素化，影響下游HECTD1的表達(dá)，參與肺泡巨噬細(xì)胞極性轉(zhuǎn)化，釋放相關(guān)炎性因子和至纖維化因子，最終加速纖維化過程。最后作者測定了HECTD1在臨床矽肺患者的支氣管肺泡灌洗液中巨噬細(xì)胞中表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)其明顯上調(diào)，且與巨噬細(xì)胞標(biāo)志物F4/80共定位，推斷HECTD1可能是矽肺炎癥和纖維化的有效干預(yù)靶點(diǎn)。 

技術(shù)路線：

結(jié)果展示：

 
圖1：circRNA芯片篩選小鼠肺組織中差異表達(dá)circRNA進(jìn)行聚類、火山圖和散點(diǎn)圖分析

 
圖2：circHECTD1在SiO2誘導(dǎo)的肺巨噬細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)， 可以和ZC3H12A互作介導(dǎo)SiO2誘導(dǎo)的
肺巨噬細(xì)胞活化

 
圖3：HECTD1在SiO2誘導(dǎo)的肺巨噬細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，circHECTD1可以通過
HECTD1/ZC3H12A泛素化介導(dǎo)SiO2誘導(dǎo)的肺巨噬細(xì)胞的活化，促進(jìn)肺纖維化

 
圖4：circHECTD1宿主基因HECTD1在矽肺患者中高表達(dá)，可能是矽肺炎癥和纖維化的
有效干預(yù)靶點(diǎn)

研究意義 
    本研究運(yùn)用Arraystar CircRNA 芯片研究circRNA在SiO2誘導(dǎo)的矽肺炎癥反應(yīng)和肺纖維化過程中的機(jī)理機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)circHECTD1可以和ZC3H12A相互作用介導(dǎo)SiO2誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的活化，研究還發(fā)現(xiàn)circHECTD1的宿主基因HECTD1可以影響SiO2誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞的活化及成纖維細(xì)胞活化和遷移，同時ZC3H12A也可以和HECTD1相互作用參與這一過程。以上研究表明circHECTD1經(jīng)ZC3H12A介導(dǎo)的泛素化，影響下游HECTD1的表達(dá)，參與肺巨噬細(xì)胞極性轉(zhuǎn)化，釋放相關(guān)炎性因子和纖維化因子，加速纖維化過程。臨床驗證發(fā)現(xiàn)HECTD1在臨床矽肺患者的支氣管肺泡灌洗液中巨噬細(xì)胞中表達(dá)明顯上調(diào)，且與巨噬細(xì)胞標(biāo)志物F4/80共定位，表明HECTD1可以為矽肺炎癥和纖維化的臨床診斷及治療提供靶點(diǎn)。 

作者簡介 
    巢杰：東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院，教授、博士生導(dǎo)師，Nature出版集團(tuán)旗下期刊Scientific Reports編委會成員，2015年度江蘇省“六大人才高峰”高層次人才，美國毒理學(xué)會（Society of Toxicology，SOT）和美國生理學(xué)會（American Physiological Society，APS）會員。主要研究方向是肺部炎癥及肺纖維化機(jī)制的基礎(chǔ)研究和臨床研究，以通訊作者在Cell Death Dis、Front Behav NeurosciS、Cell Physiol Biochem、Theranostics等發(fā)表SCI論文數(shù)百余篇，SCI他引數(shù)千余次。 

原文出處 
    circRNA Mediates Silica-Induced Macrophage Activation Via HECTD1/ZC3H12A-Dependent Ubiquitination. Theranostics. 2018.