《Brain Research》：Targeting neurodevelopmental miR132-3p promotes neuroprotection and axon regeneration after optic nerve injury in mice
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Clyde D’souza|Agnieszka Lukomska|Arnav J. Balaji|Jacob Brady|Ephraim F. Trakhtenberg美国康涅狄格州法明顿市法明顿大道263号，康涅狄格大学医学院神经科学系，邮编06030摘要微RNA（miRNA）
Clyde D’souza|Agnieszka Lukomska|Arnav J. Balaji|Jacob Brady|Ephraim F. Trakhtenberg
美国康涅狄格州法明顿市法明顿大道263号，康涅狄格大学医学院神经科学系，邮编06030
摘要
微RNA（miRNA）miR-132在中枢神经系统（CNS）神经元成熟过程中调控轴突的延伸与分支转换，这一过程与哺乳动物发育过程中CNS投射神经元内在轴突生长能力的丧失相一致。然而，目前尚不清楚在成熟的CNS神经元中实验性靶向miR-132是否能够促进因损伤而断裂的轴突的延伸或再生。在此，我们研究了典型的CNS投射神经元——视网膜神经节细胞（RGC）在成熟过程中的miR-132 5p和3p臂的表达情况，随后检测了在RGC中特异性敲低miR-132臂是否能在体内促进因视神经压迫损伤而断裂的轴突的延伸或再生。我们发现miR132-3p臂在RGC中具有发育上调特性，且其敲低可适度但显著地促进RGC轴突的再生与存活。此外，通过对受损RGC进行转录组分析，我们了解了miR132-3p敲低所调控的生物过程，结果显示与轴突投射形成相关的发育基因网络有所富集。因此，神经元中的miR32-3p在视神经损伤后的轴突再生中起着作用，未来的研究应进一步探讨其背后的机制。
引言
与周围神经系统（PNS）不同，CNS投射神经元无法自发再生因损伤而断裂的轴突，尽管受损神经元至少会部分恢复到胚胎细胞状态，试图重新激活在CNS成熟过程中被抑制的内在轴突生长机制，但这一尝试往往失败（Poplawski等人，2020年；Rheaume等人，2023年）。在CNS成熟过程中，当轴突到达突触后目标并从延伸转为分支、形成树突结构并建立突触后，轴突延伸机制就会在投射神经元中被抑制（Poplawski等人，2020年；Chen等人，1995年；Goldberg等人，2002年；Moore等人，2009年；Costa等人，2019年）。轴突分支是神经回路成熟的一个特征（Dhande等人，2011年；Osterhout等人，2015年；Zsch?tzsch等人，2014年），它出现在发育阶段的轴突延伸结束后。因此，我们假设通过靶向miR-132——这种调控轴突延伸与分支转换的因子（Marler等人，2014年），或许能够激活成熟受损CNS神经元中的轴突延伸或再生功能。在培养条件下，miR-132能促进新生皮质神经元未分化神经突的萌发与生长（Vo等人，2005年）。在体内发育过程中，miR-132能促进CNS神经元成熟过程中的轴突分支及树突分支的形成（Marler等人，2014年；Magill等人，2010年），而在PNS神经元中，miR-132则定位于轴突上并促进其延伸（Hancock等人，2014年）。miR-132在CNS和PNS轴突发育中发挥的不同作用与以下事实相符：与CNS投射神经元不同，PNS投射神经元如背根神经节神经元在成熟过程中不会失去内在轴突生长能力，能够自发再生断裂的轴突。miR-132还与多种神经疾病相关（Zhang和Bian，2021年；Miller等人，2012年），并且可通过非神经元细胞的调控间接起到缺血性中风中的神经保护作用（Zuo等人，2019年）。不过，目前尚不清楚在CNS投射神经元中实验性敲低miR-132是否能促进因损伤而断裂的轴突的延伸或再生。在此，我们研究了在作为最初被报道为调控轴突延伸与分支转换发育因子的RGC中，miR-132 5p和3p臂在成熟过程中的表达情况，随后检测了在RGC中特异性敲低miR-132臂是否能在体内促进因视神经压迫损伤而断裂的轴突的延伸或再生。
章节节选
结果
我们利用小RNA测序技术，以臂特异性的方式研究了从胚胎期（E18）到出生后（P5）阶段RGC成熟过程中miR-132的表达情况，因为从E18到P5，神经元的内在轴突生长能力会显著下降（Goldberg等人，2002年；Benowitz和Yin，2010年），这一变化也与RGC转录组的改变相吻合（Wang等人，2007年；Lukomska等人，2023年）。我们使用了Illumina公司的TruSeq小RNA测序试剂盒，以及专为已加工成熟的miRNA设计的测序适配子。
讨论
目前尚无可用于再生受损轴突的临床治疗方法，这限制了CNS损伤患者的康复选择（Hug和Weidner，2012年；Benowitz和Carmichael，2010年；Sozmen等人，2012年；Armstrong等人，2016年；Hill等人，2016年；Ghaffarieh和Levin，2012年；You等人，2013年；Benowitz等人，2015年；Wang等人，2013年）。为解决这一医疗需求，我们尝试通过基因疗法将shRNA导入受损神经元，最终发现miR132-3p是一种抑制轴突再生的因子。
CRediT作者贡献说明
Clyde D’souza：研究工作、正式分析。Agnieszka Lukomska：研究工作、正式分析。Arnav J. Balaji：研究工作。Jacob Brady：研究工作。Ephraim F. Trakhtenberg：初稿撰写、概念设计。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了美国国立卫生研究院国家眼科研究所的资助（项目编号R01-EY029739和R01-EY038322，资助对象为E.F.T.）。部分研究工作在康涅狄格大学的高性能计算中心开展，该中心的员工还提供了生物信息学支持，我们对此表示衷心感谢。
