[研究成果] 2020/11/06

治療乾癬新契機: 中硏院找到乾癬發炎新的調控因子

 

劉扶東副院長為半乳醣凝集素(Galectins)研究領域的先驅與領導者, 不但是首位找到知名的半乳醣凝集素三號的發現者,在他多年的研究貢獻中也發現,不同的半乳醣凝集素在不同疾病扮演著很重要的功能,而不同半乳醣凝集素,具有成為不同疾病治療的標靶的潛力。中研院生醫所特殊性約聘技術人員陳宏霖博士,偕同實驗室其他研究人員,與生醫所,應科中心及不同機構之合作研究人員,在劉副院長的帶領之下,探討了半乳醣凝集素七號(Galectin-7)在皮膚乾癬發炎過程的作用機轉,並找到氟伐他汀(Fluvastatin)是半乳醣凝集素七號表達的誘導劑,在小鼠的乾癬動物模式中可以有效抑制皮膚的增生與免疫細胞的浸潤。這些發現最近發表在知名國際期刊 Journal of Clinical Investigation


★ 背景介紹
 

乾癬是一種複雜的皮膚發炎症,遺傳和環境因素均參與其發病機理。該疾病的重要特徵包括角質細胞過度增殖,和免疫細胞的浸潤。儘管病因尚不清楚,但過度活躍的角質細胞,和免疫細胞是乾癬發病機理的關鍵因素。同時這些細胞之間會藉由分泌細胞激素來的相互影響,並造成病理的表現。此外,乾癬也被認為是代謝異常之綜合疾病,與血脂異常和心血管疾病的風險增加有關。

半乳醣凝集素七號(Galectin-7)是一個小分子量(約15 kDa)的β-半乳醣苷結合蛋白,它在表皮角質細胞中高度表達,並可被抑癌基因p53誘導表現。 半乳醣凝集素七號是一種主要位於細胞內的蛋白,儘管它也存在於細胞外,並且能夠與細胞外空間中的各種醣基結合,但它既可以位於角質細胞的核內,又可以位於角質細胞的細胞質內。在先前的研究報導指出半乳醣凝集素七號在癌化與紫外線照射的角質細胞中會出現細胞內位置的改變的,而聚集於細胞核當中。這些研究的發現暗示半乳醣凝集素七號可能參與細胞體內訊息傳遞與細胞生長的恆定。劉扶東副院長團隊先前發表在 Journal of Investigative Dermatology的研究中發現,半乳醣凝集素七號可以調節角質細胞增殖,但是尚不清楚半乳醣凝集素七號如何在人類發炎性皮膚病(如乾癬)中發生的炎症反應中起作用。


★ 研究假說與原理
 

在我們團隊先前的轉錄組研究中獲得的數據中,發現半乳醣凝集素七號在乾癬患者的皮膚病變中的mRNA表現量下降。因此,在本研究中,首先探討了乾癬中半乳醣凝集素七號的蛋白表現情形,並研究了其在乾癬病灶區域中,半乳醣凝集素七號的表現降低,是否有助於發炎反應和乾癬相關的表皮增生。


★ 研究發現
 

在臨床的研究中,為了檢查人類皮膚中半乳醣凝集素七號蛋白的表達,我們使用了一群來自乾癬患者的皮膚樣品和健康對照組的正常皮膚,進行了免疫組織化學分析。我們發現,在乾癬患者的病灶區域中,半乳醣凝集素七號(Galectin-7)的表現明顯降低。這個結果也與使用IL-23誘導的小鼠乾癬病灶區中,半乳醣凝集素七號的表達下降相同。

另外,通過微陣列分析,深度測序和real-time PCR分析,我們先前發現微小核醣核酸miR-146a在半乳醣凝集素七號敲低 (knockdown) 的HaCaT細胞中表現上升。本研究實驗再度驗證,微小核醣核酸miR-146a在具有短暫半乳醣凝集素七號敲低 (knockdown) 的HEKn細胞中同樣明顯表現上升。同時,在這項研究中,我們驗證了miR-146a通過MAPK-ERK途徑誘導角質細胞中的發炎反應。

此外,在半乳醣凝集素七號基因敲低的HaCaT細胞的微陣列分析顯示,一些細胞趨化因子基因(CCL3,CCL4,CXCL2,CXCL3等)和乾癬相關基因(包括絲氨酸蛋白酶抑製劑,SERPINA3和SERPINB4; S100鈣結合蛋白,S100A ; 防禦素β4A,DEFB4A,)和與對照細胞相比,都有明顯上升。這一發現顯示,半乳醣凝集素七號表達降低,可能會促進炎症,從而促進乾癬的發病。為進一步評估半乳醣凝集素七號參與體內發炎反應的調節,我們研究了半乳醣凝集素七號基因剔除的小鼠,以確定其作用。 在IL-23誘導的皮膚炎症中的小鼠模式中,我們發現,半乳醣凝集素七號缺陷型小鼠,表現較強的表皮增生和皮膚發炎反應。

最後,為驗證半乳醣凝集素七號,主要位於小鼠皮膚的角質細胞,並觀察IL-23誘導的發炎反應過程中皮膚中半乳醣凝集素七號的表達,我們與合作研究人員,建立了半乳醣凝集素七號-EGFP融合轉基因小鼠模型。通過雙光子顯微鏡,我們與合作研究人員進行了半乳醣凝集素七號-EGFP轉基因小鼠中,半乳醣凝集素七號表達的活體皮膚,深層組織的可視化分析。並在獲得的三維圖像中,發現半乳醣凝集素七號-EGFP之綠色光信號僅局限於皮膚的角質細胞和毛囊。且在誘發小鼠發炎過程中,半乳醣凝集素七號-EGFP之綠色光信號也逐漸降低。


★ 治療意義
 

為了應用對半乳醣凝集素七號的抗發炎和抗角質細胞異常增殖的作用之研究結果,我們通過藥物誘發基因表現資料庫(cMAP)分析,找到並驗證氟伐他汀(Fluvastatin)是半乳醣凝集素七號表達的誘導劑,並證實了氟伐他汀可減輕IL-17A刺激下角質細胞中發炎前驅細胞激素IL-6和IL-8的產生。因此,我們驗證了半乳醣凝集素七號在乾癬發病機理,與其調節表皮增生和角質細胞引起之的炎症反應中的作用,並為他汀類藥物在乾癬治療中的使用制定了理論依據。


★ 總結

 

在乾癬發展中,細胞發炎激素降低了角質細胞中半乳醣凝集素七號的表現。這導致角質細胞過度增殖和皮膚發炎反應的發生。因此,在角質細胞中誘導半乳醣凝集素七號的方法,可能對乾癬的治療有用。在本研究中,我們利用這樣的方法,找出了特定的他汀類藥物,可以應用於乾癬的治療。同時因為乾癬被認為是與血脂異常有關的代謝綜合徵,因此患者亦可受益於他汀類藥物的使用。未來乾癬病人將可根據他汀類藥物們,在誘導半乳醣凝集素七號方面的效力,來選擇它們,以利於在治療乾癬方面更加有效。


論文網址(Journal of Clinical Investigation)