長鏈非編碼 RNA：氣道變應(yīng)性疾病基因治療新靶點(diǎn)

馬志祺，滕堯樹，李　勇

(杭州市第一人民醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科， 杭州 310006)

ChinJAllergyClinImmunol，2016，10(3)：264- 268

長鏈非編碼RNA(long non-codingRNA，lncRNA)作為新近發(fā)現(xiàn)的一類非編碼RNA，參與調(diào)控包括免疫細(xì)胞在內(nèi)的多種機(jī)體細(xì)胞的增殖、分化、凋亡及活化等一系列活動(dòng)，其異常表達(dá)與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1- 5]。氣道變應(yīng)性疾病是特應(yīng)性個(gè)體接觸變應(yīng)原后，主要由IgE介導(dǎo)肥大細(xì)胞釋放介質(zhì)，并有嗜酸性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等多種免疫活性細(xì)胞及其炎性介質(zhì)共同參與的一類氣道慢性非感染性疾病，主要包括哮喘和變應(yīng)性鼻炎。發(fā)病過程涉及一系列免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)，如T細(xì)胞亞群Th2、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T lymphocytes，Treg)及Th17細(xì)胞的分化、活化，B細(xì)胞IgE合成，樹突狀細(xì)胞提呈抗原，肥大細(xì)胞脫顆粒及嗜酸性粒細(xì)胞浸潤、活化等，從而引起氣道毛細(xì)血管通透性增加，炎性滲出增多，最終導(dǎo)致氣道黏液分泌增多、黏膜上皮炎性損傷及氣道高反應(yīng)性和重塑，但其發(fā)病機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜，目前仍不清楚[6- 7]。近年來，有學(xué)者正通過研究lncRNA在機(jī)體免疫系統(tǒng)發(fā)育及調(diào)節(jié)等領(lǐng)域中的作用，逐步探索氣道變應(yīng)性疾病的基因調(diào)控機(jī)制，以揭示其基因治療的新靶點(diǎn)。故本文將從免疫學(xué)層面綜述lncRNA在氣道變應(yīng)性疾病中的潛在生物學(xué)功能及其作用機(jī)制。

lncRNA概述

lncRNA是一類長度大于200個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼RNA。以往一直認(rèn)為，非編碼RNA是機(jī)體內(nèi)沒有功能的基因“垃圾”，但近年來，隨著miRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)功能研究的深入開展，非編碼RNA的作用日益受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，與miRNA不同的是，lncRNA還可通過與DNA、RNA及蛋白質(zhì)等多種分子結(jié)合，從多個(gè)水平參與基因表達(dá)的調(diào)控。自20世紀(jì)90年代早期Brannan等(1990年)[8]和Brockdorff等(1992年)[9]首次提出lncRNA H19和Xist在表觀遺傳調(diào)控的作用以來，關(guān)于lncRNA的功能一直備受爭論。隨著基因測(cè)序和lncRNA表達(dá)研究的不斷深入，越來越多的證據(jù)表明，諸多l(xiāng)ncRNA表達(dá)與機(jī)體發(fā)育和疾病進(jìn)程密切相關(guān)[2,10- 12]。功能學(xué)研究也提示，部分lncRNA在上述生理及病理過程中通過染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄激活/抑制、miRNA競爭、剪接、RNA運(yùn)輸、mRNA穩(wěn)定、印跡和翻譯等機(jī)制，調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)，從而在生物體內(nèi)發(fā)揮重要的調(diào)控作用[2,13- 16]。有研究發(fā)現(xiàn)，諸多l(xiāng)ncRNA在機(jī)體發(fā)育特定階段或細(xì)胞命運(yùn)決定階段均發(fā)生顯著差異性表達(dá)，且與干細(xì)胞多能和分化潛能的維持密切相關(guān)[17]。然而，仍有大量lncRNA的功能尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。

lncRNA在免疫細(xì)胞分化、活化中的作用

非編碼RNA在機(jī)體免疫細(xì)胞分化、發(fā)育過程中的調(diào)控作用已普遍受到關(guān)注[18- 19]。Li等[20]研究發(fā)現(xiàn)，成熟T細(xì)胞內(nèi)miR- 181a表達(dá)水平顯著上調(diào)，其可提高磷酸中間產(chǎn)物水平和降低T細(xì)胞受體(T cell receptors，TCR)的閾值，進(jìn)而提高TCR對(duì)抗原肽的敏感性。miR- 155可通過下調(diào)巨噬細(xì)胞IL- 13R alpha1表達(dá)水平，調(diào)控IL- 13依賴基因的表達(dá)(SOCS1、DC-SIGN、CCL18、CD23和SERPINE)，從而參與巨噬細(xì)胞M1/M2平衡的調(diào)節(jié)[21]。在關(guān)于lncRNA研究方面，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，lncRNA Tmevpg1在外周血淋巴細(xì)胞激活中表達(dá)明顯下調(diào)，且其表達(dá)依賴于Th1細(xì)胞分化程序相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Stat4和T-bet，與T-bet共表達(dá)則可部分恢復(fù)Th1依賴的 Ifng基因表達(dá)水平[22]。Pang等[23]通過芯片篩查方法也發(fā)現(xiàn)，數(shù)百個(gè)lncRNA在幼稚及記憶CD8+T細(xì)胞中發(fā)生差異性表達(dá)，與淋巴細(xì)胞分化、激活顯著相關(guān)，且許多l(xiāng)ncRNA與重要免疫蛋白編碼基因、miRNA和小干擾RNA發(fā)生纏繞、重疊，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，部分lncRNA具有進(jìn)化保守、二級(jí)結(jié)構(gòu)和受調(diào)控啟動(dòng)子等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，該研究提示lncRNA作為功能性調(diào)控分子，在機(jī)體適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。Pagani等[24]通過大規(guī)模RNA測(cè)序方法對(duì)63例人外周血和淋巴組織中的13個(gè)原代T細(xì)胞和B細(xì)胞亞群進(jìn)行測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，有些lncRNA對(duì)于保持淋巴細(xì)胞亞群穩(wěn)定性具有重要意義。在lncRNA與Treg研究方面，國內(nèi)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，lncRNA DQ786243通過調(diào)節(jié)CREB和Foxp3表達(dá)，進(jìn)而影響Treg細(xì)胞活性，參與克羅恩病的病理進(jìn)程[25]。上述這些研究表明，lncRNA參與了機(jī)體免疫細(xì)胞的分化、活化過程，但其在氣道變應(yīng)性疾病相關(guān)免疫細(xì)胞中的作用及其機(jī)制，尚待進(jìn)一步研究。

lncRNA對(duì)氣道的免疫調(diào)控作用

氣道上皮細(xì)胞作為局部免疫的第一道防線，在氣道變應(yīng)性疾病發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。Zhang等[26]通過研究慢性鼻竇炎不伴鼻息肉和嗜酸性粒細(xì)胞型慢性鼻竇炎伴鼻息肉患者的鼻黏膜miRNA表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)miR- 125b在后者鼻黏膜組織中表達(dá)明顯上調(diào)，且上調(diào)的miR- 125b可能通過抑制氣道上皮細(xì)胞EIF4E-binding protein 1(4E-BP1)表達(dá)，促進(jìn)鼻黏膜內(nèi)嗜酸性粒細(xì)胞浸潤，該研究提示，非編碼RNA參與了氣道上皮細(xì)胞的病理損傷過程。Mckiernan等[27]通過lncRNA芯片檢測(cè)肺囊性纖維化患者的氣道上皮lncRNA表達(dá)譜研究也發(fā)現(xiàn)，在肺囊性纖維化患者中有1 063個(gè)lncRNA表達(dá)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且這些lncRNA的調(diào)控異?？赡芘c肺部的慢性感染和炎癥相關(guān)。Thai等[28]通過體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)觀察煙草提取物對(duì)人氣道上皮細(xì)胞內(nèi)一新型lncRNA SCAL1的影響，發(fā)現(xiàn)其能誘導(dǎo)SCAL1表達(dá)升高，且在肺癌細(xì)胞株中也發(fā)現(xiàn)其表達(dá)顯著升高，功能實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，下調(diào)SCAL1表達(dá)水平則加重?zé)煵萏崛∥飳?duì)氣道上皮細(xì)胞的毒性反應(yīng)，由此可見，SCAL1參與了煙草提取物對(duì)人氣道上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)機(jī)制。

在氣道變應(yīng)性疾病中，氣道平滑肌細(xì)胞病理異常與氣道高反應(yīng)性、氣道重塑密切相關(guān)。Perry等[29]通過微陣列及實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)地塞米松對(duì)原代氣道平滑肌細(xì)胞中mRNA、miRNA和lncRNA表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)包括miR- 150在內(nèi)的小部分miRNA表達(dá)降低，其靶基因mRNA表達(dá)則升高，這些mRNA與氣道平滑肌細(xì)胞內(nèi)肌原蛋白支架形成有關(guān)；此外，諸如LINC00882、LINC00883和PVT等lncRNA表達(dá)也發(fā)生顯著異常，由此認(rèn)為，哮喘等氣道疾病中，非編碼RNA表達(dá)異?？赡苁切纬善交〖?xì)胞各種表型的原因之一。

肥大細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞是變應(yīng)性鼻炎、哮喘等氣道變應(yīng)性疾病重要的靶細(xì)胞。近年來，非編碼RNA成員之一——iRNA在肥大細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞分化、活化中的作用已獲得不少發(fā)現(xiàn)。Xiang等[30]通過分析肥大細(xì)胞早期分化階段miRNA表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)45個(gè)miRNA表達(dá)上調(diào)和41個(gè)miRNA表達(dá)下調(diào)，其中7個(gè)miRNA可能參與調(diào)控c-kit和FcεRIα的表達(dá)，18個(gè)miRNA可能調(diào)控肥大細(xì)胞分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)，從而在肥大細(xì)胞分化發(fā)育過程中扮演著重要的調(diào)控角色。此外，miRNA在調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞激活中也發(fā)揮重要調(diào)控作用。Mayoral等[31]發(fā)現(xiàn)miR- 221- 22在活化的肥大細(xì)胞中表達(dá)明顯升高，通過部分抑制急性刺激期肥大細(xì)胞內(nèi)p27kip1基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞的增殖周期。另有研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)miR- 142- 3p和降低miR- 155表達(dá)均有助于促進(jìn)IgE介導(dǎo)的肥大細(xì)胞脫顆粒，由此可見，miRNA有可能成為氣道變應(yīng)性疾病基因治療的新靶點(diǎn)[32- 33]。miRNA在嗜酸性粒細(xì)胞分化、增殖及激活中的作用研究方面，Yang等[34]篩查了嗜酸性粒細(xì)胞分化、成熟過程中miRNA表達(dá)譜的變化，發(fā)現(xiàn)68個(gè)miRNA發(fā)生顯著異常表達(dá)，這提示miRNA可能參與了嗜酸性粒細(xì)胞的分化進(jìn)程。關(guān)于miRNA調(diào)控嗜酸性粒細(xì)胞生長及凋亡的功能研究方面，上調(diào)人嗜酸性粒細(xì)胞內(nèi)miR- 21*表達(dá)水平能增強(qiáng)粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子激活的ERK信號(hào)通路，延緩細(xì)胞的凋亡[35]。Lu等[36]研究也發(fā)現(xiàn)，敲除miR- 21將抑制嗜酸性粒細(xì)胞前體細(xì)胞生長，促進(jìn)其凋亡，且miR- 21-/-小鼠體內(nèi)骨髓嗜酸性粒細(xì)胞克隆形成能力和外周血嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量均明顯降低。作者還發(fā)現(xiàn)，敲除miR- 223能促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞前體細(xì)胞增殖，這可能與其靶向胰島素樣生長因子1受體表達(dá)有關(guān)[37]。由此可見，非編碼RNA參與了肥大細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞的分化、增殖及活化過程，然而，lncRNA是否參與調(diào)控氣道變應(yīng)性疾病中肥大細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞，目前國內(nèi)外尚未見研究報(bào)道。

lncRNA在氣道變應(yīng)性疾病發(fā)病中的作用

目前研究已證實(shí)，miRNA通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制，靶向調(diào)控變應(yīng)性鼻炎、哮喘等氣道變應(yīng)性疾病相關(guān)基因mRNA的表達(dá)水平，進(jìn)而參與此類疾病的發(fā)生、發(fā)展，但lncRNA在氣道變應(yīng)性疾病中的作用及其調(diào)控機(jī)制，目前研究甚少[38- 39]。在哮喘研究方面，Tsitsiou等[40]通過對(duì)重癥哮喘患者外周血中CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄研究發(fā)現(xiàn)，CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞內(nèi)多個(gè)lncRNA表達(dá)顯著異常，提示lncRNA可能參與重癥哮喘發(fā)病。然而，lncRNA在變應(yīng)性鼻炎發(fā)病中的作用及其機(jī)制，目前尚未引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。

展　　望

lncRNA曾被認(rèn)為是“轉(zhuǎn)錄噪音”或者“轉(zhuǎn)錄垃圾”，是不具有功能的基因碎片，但目前已有大量的研究證明，lncRNA具有表達(dá)調(diào)控作用，并與人類許多疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。lncRNA調(diào)控機(jī)制極其復(fù)雜，與各種分子之間存在交互作用，構(gòu)成了復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究lncRNA在氣道變應(yīng)性疾病中的作用及其機(jī)制，將為其基因靶向治療提供新的視角。另外，篩查氣道變應(yīng)性疾病特異性lncRNA，也有助于該疾病的診斷和預(yù)后判斷，這些均將是今后lncRNA在氣道變應(yīng)性疾病研究領(lǐng)域的研究目標(biāo)和重點(diǎn)。

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