Plasma microRNAs as biomarkers for distinguishing moyamoya disease from intracranial atherosclerotic disease

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Although moyamoya disease (MMD) and intracranial atherosclerotic disease (ICAD) have similar angiographic features, their underlying mechanisms and treatments differ. As a prompt and precise diagnosis is necessary to improve patient prognosis, biomarkers are needed to differentiate between the two diseases.
We analyzed plasma micro-ribonucleic acids (miRNAs) of 10 patients with MMD or ICAD from two hospitals, using miRNA polymerase chain reaction (PCR) array analysis and small RNA sequencing. Bioinformatics including Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes and Gene ontology pathway analyses were also used.
The miRNA PCR array and small RNA sequencing results demonstrated differential gene expression patterns between the MMD and ICAD groups. The miRNA PCR array revealed that three miRNAs were significantly downregulated in the MMD group (p<0.05) with fold-change regulation > ±2.00. Subsequently, the small RNA sequencing examined a total of 2,588 miRNAs. Overall, 18 miRNAs were significantly expressed in the MMD group compared to the ICAD group (fold-change regulation > ±2.00, normalized data ≥ 4, and p<0.05). The bioinformatics analyses unveiled the associations of aforementioned miRNAs with cancer, immune disorders, and infections. Future investigations are needed to determine the common pathway related to the pathogenesis of MMD versus ICAD.
Nevertheless, we propose that these plasma miRNAs have the potential ability to differentiate between patients with MMD and those with ICAD, thereby contributing to an exact diagnosis and prompt treatment.

국문 초록 (Abstract)

모야모야병 (moyamoya disease, MMD)과 두개내 죽상동맥경화증 (intracranial atherosclerotic disease, ICAD)은 유사한 혈관 조영술 특징을 가지지만 발병기전과 치료 선택에서 큰 차이를 보인다. 환자의 더 나은 예후를 위해서는 이에 대한 신속하고 정확한 감별 진단이 필요하며, 이를 위해 MMD와 ICAD 환자를 명확하게 구분할 수 있는 생물표지자가 필요하다.
본 연구에서는 한양대학교 병원 또는 경희대학교 병원을 내원한 5명의 MMD 환자 및 5명의 ICAD 환자를 대상으로 혈장에 있는 미세 리보핵산(miRNA)에 대한 중합효소사슬반응 배열 (miRNA PCR array) 분석과 small RNA sequencing 분석 기법을 사용하였다. MMD의 진단 기준은 모야모야병 연구 위원회의 진단 기준을 기본으로 하였고, 추가로 RNF213 유전자 변이 여부로 결정하였다. 각 분석 기법을 사용하며, 추가적으로 KEGG 및 GO 분석을 포함한 생물정보학을 활용하였다.
그 결과, MMD와 ICAD 그룹 간에서 의미 있는 miRNA 발현 양상의 차이가 발견되었고, KEGG 및 GO 분석 결과에서도 이러한 miRNA들이 암, 자가면역 질환, 또는 감염과의 연관성이 확인되었다. 향후 MMD와 ICAD의 병태생리와 관련된 공통 경로를 발견하기 위한 연구들이 필요하다.
본 연구를 통해 우리는 이러한 혈장 miRNA가 MMD와 ICAD 환자를 구분하는 데 잠재적으로 기여할 수 있으며, 추후 정확한 진단의 실마리가 되어 환자 진료에 도움이 될 수 있음을 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract - ii
• Introduction - 1
• Methods - 3
• Results - 8
• Discussion - 13
• Conclusion - 18
• References - 19
• Tables and figures - 23
• 국문요지 - 41