糖尿病心肌病(Diabetic Cardiomyopathy, DCM)是糖尿病重要的心血管并发症,独立于高血压、冠脉病变存在。长期高糖刺激会引发心肌脂质蓄积、脂毒性损伤,造成心肌重构、心功能下降,而介导心肌脂代谢紊乱的上游 lncRNA 分子机制尚不明确。一篇高分 Redox Biology 研究揭示:Airn-QKI-PPARα 信号轴能够维持心肌脂肪酸氧化、抑制脂毒性心肌重构,提示 Airn 有望成为糖尿病心肌病潜在治疗靶点。在整套研究中,吉玛基因 lncRNA FISH 试剂盒及定制 Airn 荧光探针,为 Airn 的原位检测、Airn 与 QKI 蛋白共定位提供核心可视化实验支撑。
从临床谜题到机制破局
动物与细胞实验证实,糖尿病状态下心脏 LncRNA Airn 表达显著下调。Airn 主要在心肌细胞发挥功能,Airn 表达减少会破坏心肌脂肪酸氧化,诱发脂质堆积与脂毒性心肌损伤。研究团队遵循临床表型观察→候选分子筛选→亚细胞定位→细胞功能验证→体内动物验证→转化潜力评估完整逻辑开展研究:
表型锁定:糖尿病小鼠心脏组织、高糖处理的心肌细胞中 Airn 表达显著降低。体内 AAV 过表达 Airn,能够显著减轻糖尿病小鼠心肌脂质蓄积,逆转心功能损伤;反之,AAV 介导的 Airn 敲低,可直接诱发心肌脂毒性损伤。
候选分子筛选:整合多组转录组数据进行交叉分析,筛选出 RNA 结合蛋白 QKI,以及脂肪酸氧化核心转录因子 PPARα,初步构建 Airn 调控心肌脂代谢的候选通路。
亚细胞定位:采用吉玛 lncRNA FISH 试剂盒搭配 Airn 定制荧光探针,开展 RNA-FISH 联合免疫荧光共染,在原位观察 Airn 的亚细胞分布,直观证明 Airn 与 QKI 蛋白在心肌细胞胞质内共定位,为 RNA - 蛋白互作提供可视化证据。
细胞功能验证:在心肌细胞中对 Airn、QKI 进行表达操纵,证实 Airn 能够维持 QKI 蛋白稳定性;QKI 识别Pparα的 3'UTR 上 QRE1 元件(881270),稳定Pparα mRNA,维持心肌正常脂肪酸氧化。
体内动物验证:借助 AAV 动物模型做回补实验,在 Airn 敲低小鼠给予 PPARα 激动剂,能够逆转心肌脂滴蓄积、线粒体损伤,恢复心脏收缩与舒张功能,完整验证 Airn-QKI-PPARα 信号轴。
转化潜力评估:Airn 可作为糖尿病心肌病脂毒性损伤潜在靶点,为 DCM 机制探索和靶向药物开发提供新思路。
LncRNA Airn 在 2 型 DbCM 中显著下调
FISH 可视化:原位捕捉 Airn,找到 Airn 与 IMP2 共定位证据
lncRNA 的功能高度依赖亚细胞定位,想要解析 Airn 如何调控 QKI,必须在细胞原位直观观察 Airn 的位置,验证 Airn 与 QKI 蛋白是否共存。
研究团队使用吉玛基因 lncRNA FISH 试剂盒,搭配吉玛专门设计合成的 Airn 特异性荧光探针,完成 RNA FISH + 免疫荧光共定位:对心肌细胞固定通透后,使用吉玛 FISH 杂交体系与 Airn 探针避光杂交,随后对 QKI 蛋白进行免疫荧光染色,DAPI 标记细胞核,共聚焦显微镜采集图像。
成像结果清晰显示 Airn 主要分布于心肌细胞胞质,Airn 荧光信号与 QKI 蛋白信号明显重叠,直观证明 Airn 和 QKI 蛋白可在同一胞内空间发生相互作用,为后续 RIP、RNA pull-down 等分子互作实验提供前置可视化支撑。
Airn通过含有 KH 结构域的区域与 QKI 相互作用
体内外功能验证:AAV 操纵 Airn 表达,明确抗纤维化生物学功能
获得 FISH 共定位证据后,研究团队采用腺相关病毒 AAV 在细胞和动物水平操纵 Airn 表达,验证 Airn 功能:
体外细胞:高糖处理心肌细胞,Airn 表达下降,细胞脂质堆积、脂肪酸氧化受阻;AAV 过表达 Airn,可显著逆转高糖诱导的脂毒性损伤;AAV 敲低 Airn,正常糖环境下即可诱发心肌细胞脂质蓄积。
体内动物实验:对糖尿病小鼠注射 AAV-Airn 恢复 Airn 表达,可显著减少心肌甘油三酯与脂滴沉积,改善心脏舒张收缩功能;而在 Airn 敲低小鼠中补充 PPARα 激动剂 Wy-14643,可以挽回脂代谢紊乱、修复受损心功能。
这套 AAV 介导的获得 / 缺失功能实验,将 Airn 的表达差异和心肌脂毒性表型建立因果关联,证明 Airn 是拮抗糖尿病心肌病脂代谢紊乱的关键保护 lncRNA。
PPARα的激活可减轻 Airn 敲低引起的心脏脂毒性
结论与临床意义
本研究揭示 LncRNA Airn 是抑制糖尿病心肌病脂毒性损伤的关键分子。研究利用吉玛 lncRNA FISH 试剂盒搭配定制 Airn 探针,完成 Airn 原位亚细胞定位、Airn 与 QKI 蛋白共定位可视化;再结合 AAV 基因操纵技术,阐明 Airn 通过维持 QKI 蛋白稳定性,稳定Pparα mRNA,维持心肌脂肪酸氧化,减轻糖尿病心肌病的脂毒性重构。Airn-QKI-PPARα 轴,为糖尿病心肌病脂代谢调控机制提供新见解,为 DCM 靶点开发提供新思路。
参考文献
Peng T, Liu M, Hu L, et al. LncRNA Airn alleviates diabetic cardiac fibrosis by inhibiting activation of cardiac fibroblasts via a m6A-IMP2-p53 axis. Biol Direct. 2022;17(1):32. doi:10.1186/s13062-022-00346-6
关于吉玛基因
吉玛基因(NEEQ:430601)作为中国小核酸产业全链条技术服务商,自2003年由张佩琢博士带领海归团队创立以来,以RNAi技术为核心,构建了从 RNA 单体合成到新药研发的完整产业链。公司通过ISO9001与ISO13485质量体系认证,截至2025年底,累计SCI文献引用超80000篇,服务全球 7000多家合作伙伴,授权专利71项,是国内核酸科研服务与小核酸药物开发领域的领先品牌。
公司构建了覆盖“科研服务—成果转化—产业开发”的全链条服务能力。
§ 在科研端,提供RNA合成、基因编辑、病毒包装、动物模型等RNA研究全领域一站式解决方案;
§ 在转化端,与全国高校生物医药区域技术转移转化中心和中科苏州药物研究院深度合作,为高校及科研院所提供从概念验证到PCC确认的科技成果转化服务,并配套资金支持,助力创新成果高效向药企转让;
§ 在产业端,为药企提供小核酸药物临床前一站式开发与生产全流程支持,与国家生物药技术创新中心共建核酸药物GMP中试生产平台,具备AI辅助设计、肝外递送等核心技术,可满足IND申报与临床Ⅰ-Ⅱ期样品生产需求。已成功交付10余个PCC分子,含BIC/FIC项目。
