FOXF1欠乏によるACDMPV肺におけるセマフォリンとVEGFシグナル伝達の摂動

背景：肺静脈（ACDMPV）の誤りを伴う肺胞毛細血管異形成は、末梢肺樹の発達に起因する、重度の進行性呼吸不全と耐衝撃性肺高血圧症を特徴とする新生児のまれな致死性先天性肺障害です。原因となるヘテロ接合単一ヌクレオチドバリエーション（SNV）またはCopy-Numberバリアント（CNV）のFOXF1またはその遠隔肺特異的エンハンサーがACDMPV患者の80〜90％で特定されています。FOXF1は、反対に指向されたFENDRRに密接にマップし、規制されており、規制要素も共有しています。 方法：RNA-seqを使用して、肺器官発生に関連するFOXF1の下流の転写ネットワークをよりよく理解するために、FOXF1遺伝子座の病原性変異体の有無にかかわらず12人の組織病理学的に検証されたACDMPV患者の肺トランスクリプトームを調べ、FOXF1遺伝子座の病原性変異体の有無にかかわらず、存在性の遺伝子発現プロファイルで分析された遺伝子発現プロファイルで検査しました。 - 枯渇した胎児肺線維芽細胞、IMR-90。 結果：ACDMPV新生児のRNA-seq分析により、上皮分岐と血管パターニングの両方に不可欠な、セマフォリン（SEMAS）、ニューロピリン1（NRP1）、プレキシン（PLXN）を含むいくつかの遺伝子の発現の変化が明らかになりました。さらに、肺の血管形成と血管の形態形成に不可欠であることが知られている肺特異的内皮遺伝子TMEM100も制御する血管内皮成長因子（VEGF）シグナル伝達の規制緩和が見つかりました。興味深いことに、FOXF1欠陥が異なるACDMPVサンプル間の遺伝子発現プロファイルに大きな違いが観察されました。さらに、FOXF1 SNVとFENDRRが枯渇したIMR-90細胞を使用したACDMPV肺のトランスクリプトームプロファイル間の部分的な重複は、ACDMPVエチオロジーへのFENDRRの寄与を示唆しています。 結論：私たちのトランスクリプトームデータは、FOXF1-SHHとSEMA-NRPまたはVEGF/VEGFR2シグナル伝達の間の相互作用を含む、いくつかの肺発達経路間の潜在的なクロストークを意味し、ヒトの肺器官発生の複雑さに関するさらなる洞察を提供します。

BACKGROUND: Alveolar capillary dysplasia with misalignment of pulmonary veins (ACDMPV) is a rare lethal congenital lung disorder in neonates characterized by severe progressive respiratory failure and refractory pulmonary hypertension, resulting from underdevelopment of the peripheral pulmonary tree. Causative heterozygous single nucleotide variants (SNVs) or copy-number variant (CNV) deletions involving FOXF1 or its distant lung-specific enhancer on chromosome 16q24.1 have been identified in 80-90% of ACDMPV patients. FOXF1 maps closely to and regulates the oppositely oriented FENDRR, with which it also shares regulatory elements. METHODS: To better understand the transcriptional networks downstream of FOXF1 that are relevant for lung organogenesis, using RNA-seq, we have examined lung transcriptomes in 12 histopathologically verified ACDMPV patients with or without pathogenic variants in the FOXF1 locus and analyzed gene expression profile in FENDRR-depleted fetal lung fibroblasts, IMR-90. RESULTS: RNA-seq analyses in ACDMPV neonates revealed changes in the expression of several genes, including semaphorins (SEMAs), neuropilin 1 (NRP1), and plexins (PLXNs), essential for both epithelial branching and vascular patterning. In addition, we have found deregulation of the vascular endothelial growth factor (VEGF) signaling that also controls pulmonary vasculogenesis and a lung-specific endothelial gene TMEM100 known to be essential in vascular morphogenesis. Interestingly, we have observed a substantial difference in gene expression profiles between the ACDMPV samples with different types of FOXF1 defect. Moreover, partial overlap between transcriptome profiles of ACDMPV lungs with FOXF1 SNVs and FENDRR-depleted IMR-90 cells suggests contribution of FENDRR to ACDMPV etiology. CONCLUSIONS: Our transcriptomic data imply potential crosstalk between several lung developmental pathways, including interactions between FOXF1-SHH and SEMA-NRP or VEGF/VEGFR2 signaling, and provide further insight into complexity of lung organogenesis in humans.