背根神经节特异性长链非编码RNA的发现及其在神经病理性疼痛中的作用

Nerve injury-induced neuropathic pain is a distressing and debilitating condition, significantly affecting the quality of patients' life. As the mechanisms underlying this disorder is still elusive, the clinical treatment is limited. Thus, understanding neuropathic pain mechanisms is urgent. Our pilot data revealed a novel long noncoding RNA, named lncRNA-DS, specifically expressed in the dorsal root ganglion (DRG) in mice. Peripheral nerve injury reduced the expression of lncRNA-DS in the injured DRG. Rescuing this reduction blocked peripheral nerve injury-induced pain hypersensitivities. These preliminary work suggests the potential role of lncRNA-DS in neuropathic pain. By carrying out multiple approaches including RNA/chromatin immunoprecipitation, lncRNA-DS transgenetic mice constructed by CRISPR/Cas9 system, mass spectrometry, immunohistochemistry, q-PCR, Western blot, parch clamp and pain behavioral tests, this proposal is to observe whether lncRNA-DS expression is time-dependently decreased in the injured DRG after peripheral nerve injury. We will also investigate whether rescuing this decrease attenuates neuropathic pain. Finally, we will elucidate how lncRNA-DS participates in neuropathic pain genesis. These studies will not only provide novel insights into the mechanisms underlying neuropathic pain but will also open a new avenue for clinical management of this disorder.

神经病理性疼痛长期困扰患者，由于机制未明，临床治疗缺乏有效方法。因此探讨神经病理性疼痛机制并寻找治疗新靶点是当前急需解决的社会问题。前期研究中我们首次发现一个特异性表达在背根神经节（DRG）的长链非编码RNA（lncRNA-DS）。lncRNA-DS在神经损伤后DRG中表达减少，拯救其表达可有效抑制痛敏，强烈提示其与神经病理性疼痛密切相关。本研究拟综合运用RNA-蛋白质相互作用研究技术、质谱分析、全细胞膜片钳、CRISPR/Cas9构建转基因小鼠、疼痛行为学等方法，首先观察lncRNA-DS在神经损伤后DRG中的时程性表达，然后干预其表达以确认其与痛敏的相关性，再进一步明确lncRNA-DS表达减少导致与核糖核蛋白RALY的结合减少，促进组蛋白甲基化酶G9a转录增加，从而调控下游痛相关基因转录，引起神经病理性疼痛发生。本研究不仅揭示了神经病理性疼痛的新机制，而且提供了临床治疗的新策略。

神经病理性疼痛长期困扰患者，由于机制未明，临床治疗缺乏有效方法。因此探讨神经病理性疼痛机制并寻找治疗新靶点是当前急需解决的社会问题。前期研究中我们首次发现一个特异性表达在背根神经节（DRG）的长链非编码RNA（lncRNA-DS）。lncRNA-DS主要表达在DRG神经元中、小细胞的核内。在多种神经病理性疼痛模型中，损伤侧DRG 中lncRNA-DS表达均降低。随后设计并建立了能够表达lncRNA-DS全长序列的HSV lncRNA-DS以及可特异干扰lncRNA-DS的siRNA。DRG微注射HSV lncRNA-DS拯救lncRNA-DS在CCI模型中的表达，可以显著逆转机械性异常性疼痛、热痛觉过敏以及冷痛觉过敏的发生与维持。正常小鼠DRG微注射可特异干扰lncRNA-DS的siRNA，可小鼠产生机械和温度刺激诱发的疼痛行为以及自发性疼痛行为。为明确下游机制，通过生物素标记lncRNA-DS探针，联合RNA pull-down及质谱分析确定核糖核蛋白RALY蛋白为目标蛋白。体外实验证实RALY蛋白主要分布于DRG细胞的核内，并且lncRNA-DS可与RALY蛋白结合。在CCI模型中，lncRNA-DS与RALY蛋白结合减少，拯救CCI 模型中lncRNA-DS的表达后，lncRNA-DS与RALY蛋白结合增加，RALY蛋白与RNPII的结合减少。干预lncRNA-DS的表达显著影响组蛋白甲基化酶G9a及其下游基因（Oprm1、Oprd1、Oprk1、Kv1.2）的mRNA表达。本研究结果表明，神经损伤后lncRNA-DS表达减少导致与RALY的结合减少，促进G9a转录增加，从而调控下游痛相关基因转录，引起神经病理性疼痛发生。由于lncRNA-DS同样在人类DRG表达，本研究不仅揭示了神经病理性疼痛的新机制，而且为后续的转化医学研究提供了疼痛治疗新靶点。