The Role of Qa-2, the Functional Homolog of HLA-G, in a Mouse Model of Behcet's Disease Induced by HSV Inoculation

Abstract

HLA-G (human leukocyte antigen-G) is a nonclassical class I MHC molecule. HLA-G interacts with different natural killer (NK) cell receptors and is able to inhibit NK and T-cell cytotoxicity, as well as T-cell proliferation. An HLA-G 3741_3754 14-base pair insertion allele was significantly more frequent in Behcet's disease (BD), with ocular, arthritis, and CNS symptoms, than in controls. The insertion was related to lower serum levels of HLA-G. Individuals homozygous for the insertion allele (3741_3754*ins14/* found to have a ins14 genotype) were 2.7-times greater risk of BD than controls. Thus, it has been suggested that the HLA-G allelic variant is one of the genetic risk factors for BD. In this study, reduced levels of Qa-2, a murine nonclassical class I MHC molecule and a possible functional homolog of HLA-G, was associated with various BD-like symptoms in mice, and siRNA (small interfering RNA) treatment was used to inhibit Qa-2 RNA expression in order to detect changes in symptoms according to Qa-2 levels. RNA interference (RNAi) has exploded as a new approach to manipulate gene expression in mammalian systems. Qa-2 levels in granulocytes were lower in BD mice than in normal controls and lower in BD mice with ocular symptoms than those without ocular symptoms. Silencing Qa-2 by intravenous injection of siRNA (500 nmol/mouse, 4 times with 3-day intervals) specifically reduced Qa-2 levels and resulted in BD progression, with the development of symptoms, including ocular symptoms and arthritis. We demonstrated that this approach could be extended to the in vivo mouse model by showing that silencing Qa-2 results in deteriorated conditions in BD mice.

베체트병은 만성 염증질환으로 재발성 구강 궤양, 외음부 궤양, 피부 및 안 증상 등이 특징인 질병이다. 베체트병은 여러 증상들이 동시에 발병하거나 초기 피부점막증상이 호전과 악화를 거듭하다 관절증상, 안 증상, 신경계증상까지 발전할 수 있다. 특히 안 증상은 대표적인 베체트병 주 증상으로 실명이라는 심각한 후유증을 초래할 수 있다. 이러한 심각한 증상의 변화를 예측할 수 있는 방법으로, 본 연구에서는 베체트병 마우스모델에서 관여하는 Qa-2 유전자의 발현을 알아보고 이를 조절하여 보고자 하였다. mouse의 Qa-2 유전자와 사람의 HLA-G 유전자는 서로 유사한 구조와 기능을 하고 있는데, 이들은 NK cell과 T cell cytolysis의 inhibitor로써, 임신 동안에 발현되어 임신을 유지하도록 하고, NK cytolysis에 저항하여 trophoblast를 보호하고, 염증반응 시에 조직보호기능이 있는 분자로서 역할을 하기도 한다. 이와 같은 보고를 바탕으로, 만성염증 질병인 베체트병에서 Qa-2 유전자 발현의 연관성을 밝혀 보고자 하였다. Herpes simplex virus로 유도한 베체트 병 마우스 모델에서 Qa-2 유전자의 발현 양상을 증상 별로 알아보고, Qa-2 유전자를 siRNA를 이용하여 knockdown 시킴으로써 베체트병 증상에 어떠한 변화를 나타내는지 관찰하였다. 따라서 베체트병에서 Qa-2 유전자의 역할을 확인함과 동시에 Qa-2 유전자 발현 조절을 통한 베체트병 증상의 변화도 관찰하였다. 마우스는 피부점막 증상만 보이는 군, 안 증상을 보이는 군, 무증상 군(BD asymtomatic)을 대상으로 하였다. 각 증상 군의 말초혈액 단핵구(peripheral blood mononuclear cell; PBMC)에서 FACS analysis를 실시하여 각 증상 군 간의 Qa-2 유전자 발현의 차이를 확인하였다. 그 결과 무증상 군과 피부점막 증상만 보이는 군은 거의 동일한 수준이었고 그에 비해 안 증상을 보이는 군에서 Qa-2 유전자 발현이 낮았고, 전체 말초혈액 단핵구 중에서도 granulocyte에서 발현이 낮게 나타났다. 그 발현의 차이가 증상의 변화와 관련이 있는지 알아보기 위한 방법으로 Qa-2 유전자에 대한 siRNA를 베체트병 마우스 모델에 주입하여 Qa-2 발현을 저해한 후, 이를 FACS analysis, RT-PCR을 통하여 확인하였다. 그 결과 베체트병 마우스에 glucose, leader peptide siRNA를 처리한 군에 비교해 보았을 때 Qa-2 siRNA를 주입한 군에서 Qa-2 유전자 발현이 저해되었음을 확인하였다. 이에 따라 Qa-2 siRNA를 주입한 군에서 여섯 마리 중 두 마리는 눈 증상이 악화되고, 또 다른 한 마리는 피부점막 증상에서 관절증상을 나타내는 증상변화를 관찰함으로써 Qa-2 유전자의 발현이 감소되어짐에 따라 증상이 악화됨을 확인하였다. 이와 반대로 Qa-2 DNA vector를 베체트병 마우스에 처리하였더니 Qa-2 유전자 발현이 증가되어지는 것을 관찰하였고, 이들 마우스에서는 IFN-γ의 발현이 감소되어지는 것을 확인하였다. 따라서 면역관용 기능을 담당하는 Qa-2의 발현이 베체트병 증상의 악화와 호전에 영향을 끼치는 요소로 작용할 가능성이 있으며 Qa-2 유전자 발현의 조절이 베체트병의 치료법 중의 하나로 이용되지 않을까 예상하여 볼 수 있었다.