Evaluating Circulating Exosomal miRNA Expression as a Biomarker for Liver Disease

Abstract

Recently, changes in lifestyle, including diets, and excessive alcohol consumption have contributed to the increasing incidence of liver injury. Liver biopsy is still the sole reliable procedure for diagnosing the liver condition, however, it has several limitations due to its invasiveness. Hence, many efforts have been devoted to establishing reliable biomarkers in a non-invasive manner. Although serum miRNAs have attracted much interest in recent years as a non-invasive diagnostic marker for liver disease, our work focused on extracellular vesicle miRNAs (exosomal-miRNAs) since they are more persistent than serum miRNAs. Extracellular vesicles (EVs) are lipid bilayer-enclosed nanoparticles released by various cell types, and it has been recognized that the genetic information in EVs reflects pathophysiological conditions. Several studies demonstrated that host cell-originated-miRNAs are delivered via EVs, and the investigation of exosomal-miRNAs has been associated with the progression of steatosis and steatotic liver diseases. We obtained serum samples from patients diagnosed with metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD), metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH), alcoholic fatty liver (AFL), and alcoholic cirrhosis (AC), as well as from healthy individuals. Subsequently, we isolated extracellular vesicles (EVs) from these sera employing size exclusion chromatography (SEC) and analyzed their miRNAs through next-generation sequencing. A total of 2588 known miRNAs were quantified by alignment in groups, and we found 5 up-regulated miRNAs and 4 down-regulated miRNAs in the MASLD and MASH groups compared to the healthy control. In the groups of AFL and AC groups, 8 miRNAs were significantly upregulated, and 8 miRNAs were significantly downregulated when compared to the healthy control. We also analyzed the differences of miRNA expression between the MASLD and AFL as well as between the MASH and AC. Additional research, encompassing both in vivo and in vitro investigations, is essential to corroborate the linkage between these miRNAs and the disease. However, the evaluation of exosomal miRNAs could offer a more reliable biomarker for the detection of liver diseases than the current invasive technique.;최근, 식단을 포함한 생활 방식의 변화와 과도한 알코올 소비가 간 질환의 발병률 증가에 기여하고 있습니다. 간 조직 검사는 여전히 간 상태를 진단하는 유일한 신뢰할 수 있는 절차이지만, 침습성 때문에 몇 가지 한계가 있습니다. 따라서, 신뢰할 수 있는 바이오마커를 비침습적인 방식으로 구축하기 위해 많은 노력을 기울여 왔습니다. 혈청 miRNA는 최근 몇 년 동안 간 질환의 비침습적 진단 마커로 많은 가능성을 보여주었습니다. 그러나 세포외 소포 miRNA (exosomal-miRNA)가 혈청 miRNA보다 지속성이 높기 때문에 이에 초점을 맞추어 연구를 진행했습니다. 세포외 소포(EV)는 다양한 세포 유형에 의해 방출되는 지질 이중층으로 둘러싸인 나노 입자이며, EV의 유전 정보는 병리학적 조건을 반영하는 것으로 인식되어 왔습니다. 여러 연구에서 숙주 세포 유래 miRNA가 EV를 통해 전달된다는 것이 입증되었으며, exosomal-miRNA의 조사는 지방증 및 지방간 질환의 진행과 관련이 있습니다. 우리는 건강한 개인뿐만 아니라 대사 기능 장애 관련 지방간염(MASLD), 대사 관련 지방간염(MASH), 알코올성 지방간(AFL) 및 알코올성 간경변(AC) 환자로부터 환자의 혈청을 수집했습니다. 그런 다음 크기 배제 크로마토그래피(SEC)를 사용하여 해당 혈청에서 EV를 추출한 다음 차세대 시퀀싱을 사용하여 miRNA를 평가했습니다. 총 2588개의 알려진 miRNA가 그룹의 정렬에 의해 정량화되었으며, 건강한 대조군과 비교하여 MASLD 및 MASH 그룹에서 5개의 상향 조절된 miRNA와 4개의 하향 조절된 miRNA를 발견했습니다. AFL 및 AC 그룹에서 건강한 대조군과 비교할 때 8개의 miRNA는 유의하게 상향 조절되었고, 8개의 miRNA는 유의하게 하향 조절되었습니다. 또한 MASLD와 AFL 및 MASH와 AC 사이의 miRNA 발현 차이를 분석했습니다. 질병과의 연관성을 검증하기 위해서는 추가 연구가 필요하지만, exosomalmiRNA의 평가는 다른 침습적 방법보다 간 질환의 식별을 위한 신뢰할 수 있는 바이오마커의 역할을 할 수 있습니다.