長鏈非編碼RNA在骨肉瘤中表達(dá)的研究進(jìn)展

顧宗欣，王五洲

(1.湖北省第三人民醫(yī)院陽邏院區(qū)骨外科，湖北 武漢 430415；2.中國人民解放軍第89醫(yī)院骨外科，山東 濰坊 261021)

長鏈非編碼RNA在骨肉瘤中表達(dá)的研究進(jìn)展

顧宗欣1，王五洲2*

(1.湖北省第三人民醫(yī)院陽邏院區(qū)骨外科，湖北 武漢 430415；2.中國人民解放軍第89醫(yī)院骨外科，山東 濰坊 261021)

人類基因組中有超過98%的序列不編碼蛋白質(zhì)，這些不能編碼蛋白質(zhì)的RNA分子統(tǒng)稱為非編碼RNA(non-coding RNA)[1]。非編碼RNA可按其分子量大小分為短鏈非編碼RNA、中鏈非編碼RNA和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，LncRNA)三類。LncRNA 是一類轉(zhuǎn)錄本長度大于200個(gè)核苷酸的非編碼RNA分子，依據(jù)其位置亦可分為反義LncRNA、正義LncRNA、雙向LncRNA、基因間LncRNA及基因內(nèi)LncRNA五種類型。在人類基因組中，LncRNA可參與基因組印記、染色質(zhì)修飾、X染色體沉默、轉(zhuǎn)錄干擾和激活及核內(nèi)運(yùn)輸?shù)冗^程[2]。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA在腫瘤中異常表達(dá)，并參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程。LncRNA在腫瘤中的作用越來越突出，已成為繼微小RNA(microRNA)之后的又一研究熱點(diǎn)。例如，肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)在結(jié)腸癌、肝癌和肺癌中表達(dá)上調(diào)，干擾MALAT1表達(dá)可明顯抑制癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力[3-5]。UCA1(urothelial carcinoma associated-1，UCA1)在肺癌組織中呈現(xiàn)高表達(dá)，過表達(dá)UCA1能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲及耐藥[6]。H19在肝癌、乳腺癌及膀胱癌中表達(dá)量升高，并發(fā)揮促癌作用[7-8]。此外，生長阻滯特異轉(zhuǎn)錄本5(growth arrest specific 5，Gas5)在腸癌、肺癌及乳腺癌中呈現(xiàn)明顯低表達(dá)，并與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[9-11]。

骨肉瘤是高度惡性的實(shí)體腫瘤，在兒童和青少年中的發(fā)病率較高[12]。骨肉瘤好發(fā)于長骨干骺端，并以股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端最為常見。骨肉瘤主要為溶骨性腫瘤，少數(shù)為成骨性腫瘤。骨肉瘤組織學(xué)特征為腫瘤細(xì)胞直接成骨并產(chǎn)生骨基質(zhì)，骨膜下骨皮質(zhì)和髓腔內(nèi)部均可發(fā)生浸潤轉(zhuǎn)移。臨床骨肉瘤的轉(zhuǎn)移率和病死率極高，隨著手術(shù)及新輔助化療等技術(shù)的進(jìn)步，目前臨床上骨肉瘤患者的5年生存率可提高到 60%～70%，但仍有許多患者由于化療抵抗而出現(xiàn)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。近年來研究發(fā)現(xiàn)，骨肉瘤發(fā)生過程中存在染色體增加或丟失，腫瘤抑制基因的突變以及表觀遺傳學(xué)修飾的改變。迄今為止，關(guān)于骨肉瘤發(fā)生發(fā)展具體分子機(jī)制仍不清楚。因此尋找有效的早期診斷、預(yù)后標(biāo)志物及有效治療策略，對(duì)提高骨肉瘤患者的生存率及改善患者整體治療水平至關(guān)重要。通過整理文獻(xiàn)，筆者發(fā)現(xiàn)許多LncRNA的異常表達(dá)與骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，因此本文就這些LncRNA在骨肉瘤中的表達(dá)及功能進(jìn)行綜述。

1 骨肉瘤中 LncRNA的表達(dá)異常

隨著LncRNA的發(fā)現(xiàn)以及研究的深入，越來越多的LncRNA被證明在骨肉瘤中異常表達(dá)，表達(dá)上調(diào)或者下調(diào)LncRNA與骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展等過程密切相關(guān)。

Li等[13]通過芯片發(fā)現(xiàn)403個(gè)LncRNA在骨肉瘤組織中高表達(dá)，而798個(gè)LncRNA在骨肉瘤組織中低表達(dá)。Zhang等[14]通過芯片發(fā)現(xiàn)LncRNA ODRUL(osteosarcoma doxorubicin-resistance related up-regulated LncRNA)在骨肉瘤細(xì)胞系中呈現(xiàn)顯著高表達(dá)。Zhu等[15]通過芯片發(fā)現(xiàn)骨肉瘤中1，761個(gè)上調(diào)的LncRNA和1，704個(gè)下調(diào)的LncRNA。研究發(fā)現(xiàn)，骨肉瘤中上調(diào)的LncRNA還包括 HNF1A-AS1(hypoxia-inducible factor 2α gene antisense 1，HNF1A-AS1)、91H、LncRNA MFI2(MFI2)、乳腺癌抗雌激素抵抗因子4(breast cancer anti-estrogen resistance 4，BCAR4)、MALAT1、HOTTIP(HOXA distal transcript antisense RNA，HOTTIP)、TUG1(taurine up-regulated 1，TUG1)、UCA1、BANCR(BRAF-activated non-protein coding RNA，BANCR)、FGFR3-AS1(LncRNA FGFR3 antisense transcript 1，F(xiàn)GFR3-AS1)、SNHG12(small nucleolar RNA host gene 12，SNHG12)、PACER(P50-associated COX-2 extragenic RNA，PACER)、HULC(hepatocellular carcinoma up-regulated long non-coding RNA，HULC)、HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)及EWSAT1(Ewing sarcoma-associated transcript 1，EWSAT1)；下調(diào)的LncRNA包括：母系表達(dá)基因3(maternally expressed 3，MEG3)、腫瘤抑制因子候選基因7(tumor suppressor candidate 7，TUSC7)、BC040587、HIF2PUT(hypoxia-inducible factor-2α promoter upstream transcript，HIF2PUT)、ENST00000480739和LOC285194。

2 LncRNA與骨肉瘤的增殖

LncRNA可作為致癌基因或者抑癌基因在骨肉瘤中發(fā)揮調(diào)控作用。一般認(rèn)為，高表達(dá)的LncRNA在骨肉瘤中發(fā)揮致癌作用，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖；而低表達(dá)的LncRNA在骨肉瘤中發(fā)揮抑癌作用，可抑制腫瘤細(xì)胞增殖。

2.1 致癌作用的LncRNA Yin等[16]研究發(fā)現(xiàn)在骨肉瘤MG63 和 SAOS-2 細(xì)胞系中過表達(dá)LncRNA MFI2可促進(jìn)細(xì)胞的增殖，而干擾其表達(dá)則抑制細(xì)胞的增殖。Sun等[17]研究發(fā)現(xiàn)FGFR3-AS1高表達(dá)可促進(jìn)骨肉瘤的增殖能力。Qian等[18]研究報(bào)道在骨肉瘤細(xì)胞中上調(diào)PACER的表達(dá)，可增加細(xì)胞的生長及克隆形成能力。此外，體外實(shí)驗(yàn)研究亦發(fā)現(xiàn)MALAT1、TUG1和HOTAIR具有促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞增殖的作用。

2.2 抑癌作用的LncRNA Cong等[19]研究發(fā)現(xiàn)在骨肉瘤HOS和MG63細(xì)胞系中，TUSC7可明顯抑制細(xì)胞的增殖和克隆形成能力。Wang等[20]研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)HIF2PUT可明顯抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖。

3 LncRNA與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移

骨肉瘤具有極高的轉(zhuǎn)移發(fā)生率。近來研究表明，LncRNA在骨肉瘤轉(zhuǎn)移中亦發(fā)揮重要作用，一些LncRNA對(duì)骨肉瘤的轉(zhuǎn)移起促進(jìn)作用，另外一些則起抑制作用。

3.1 促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的LncRNA Zhao等[21]研究報(bào)道HNF1A-AS1的表達(dá)水平與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，體外過表達(dá)HNF1A-AS1可促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞侵襲和遷移。Chen等[22]研究發(fā)現(xiàn)BCAR4可促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞侵襲和遷移。Li等[23]研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)UCA1可促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞侵襲。Ruan等[24]研究發(fā)現(xiàn)SNHG12與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，上調(diào)其表達(dá)可促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞遷移。此外，體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MALAT1、HOTAIR、PACER和HULC過表達(dá)均可增加骨肉瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力。

3.2 抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的LncRNA Sun等[25]研究提示過表達(dá)ENST00000480739可顯著抑制骨肉瘤細(xì)胞侵襲。Cong等[19]研究亦發(fā)現(xiàn)低表達(dá)的TUSC7與骨肉瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，敲低TUSC7的表達(dá)可明顯降低腫瘤細(xì)胞的侵襲能力。

4 LncRNA與骨肉瘤的凋亡

腫瘤的發(fā)生與細(xì)胞凋亡失常密切相關(guān)。當(dāng)細(xì)胞凋亡機(jī)制遭到破壞，細(xì)胞數(shù)目將會(huì)增多，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。一些LncRNA可通過影響細(xì)胞凋亡導(dǎo)致細(xì)胞過度生長，從而影響腫瘤發(fā)生。例如，HOTAIR可抑制骨肉瘤細(xì)胞凋亡，敲低其表達(dá)，可明顯增加腫瘤細(xì)胞的凋亡。Yin等[16]研究發(fā)現(xiàn)LncRNA MFI2可明顯抑制骨肉瘤細(xì)胞的凋亡。Zhang等[26]研究發(fā)現(xiàn)骨肉瘤細(xì)胞中敲低TUG1的表達(dá)，可明顯促進(jìn)其凋亡。此外，最近研究發(fā)現(xiàn)TUSC7、UCA1和SNHG12亦與骨肉瘤細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)。

5 LncRNA與骨肉瘤的預(yù)后

近年來研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA與骨肉瘤的預(yù)后密切相關(guān)。Sun等[27]檢測(cè) 78例骨肉瘤患者癌組織和相對(duì)癌旁組織中HULC的表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)骨肉瘤患者癌組織中HULC的表達(dá)明顯高于癌旁組織，進(jìn)一步研究表明高表達(dá)的HULC患者生存時(shí)間明顯低于低表達(dá)的HULC患者。Ma等[28]研究發(fā)現(xiàn)骨肉瘤患者中TUG1的表達(dá)與腫瘤預(yù)后密切相關(guān)。Li等[29]研究提示高表達(dá)的HOTTIP骨肉瘤患者生存時(shí)間明顯低于低表達(dá)的HOTTIP患者。此外，研究發(fā)現(xiàn)，MEG3、TUSC7、UCA1、MALAT1及BANCR亦與骨肉瘤患者的預(yù)后密切相關(guān)。

6 結(jié)論與展望

骨肉瘤發(fā)生發(fā)展與各種腫瘤調(diào)控因子表達(dá)失控密切相關(guān)，一些癌基因的激活和抑癌基因的抑制，從而導(dǎo)致失控的細(xì)胞增殖、凋亡及侵襲等，最終導(dǎo)致腫瘤的形成。LncRNA是一類重要的調(diào)控分子，越來越多的證據(jù)表明其可調(diào)節(jié)或者通過影響基因表達(dá)促進(jìn)或抑制腫瘤細(xì)胞生長，LncRNA異常表達(dá)通常會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

LncRNA對(duì)基因表達(dá)調(diào)控模式的類型主要包括：通過影響基因啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄而調(diào)控目的基因的表達(dá)；通過影響RNA聚合酶Ⅱ的活性而調(diào)控下游基因的表達(dá)；通過與目的基因的轉(zhuǎn)錄本形成互補(bǔ)雙鏈而調(diào)控其表達(dá)；通過與特定蛋白質(zhì)結(jié)合而調(diào)控下游基因表達(dá)；通過與特定蛋白質(zhì)結(jié)合而改變其在細(xì)胞質(zhì)中的定位。目前大部分LncRNA在骨肉瘤中的作用機(jī)制仍不清楚，但少數(shù)LncRNA在骨肉瘤的作用機(jī)制已被闡明。如Gas5可具有糖皮質(zhì)激素受體DNA結(jié)合元件的類似發(fā)夾結(jié)構(gòu)，它可與啟動(dòng)子結(jié)合，從而影響下游靶基因表達(dá)。HULC是一種具有“海綿”作用的LncRNA，它能夠結(jié)合并抑制目的基因的轉(zhuǎn)錄本的活性，再進(jìn)一步影響骨肉瘤的發(fā)生。HOTAIR可誘導(dǎo)致H3組蛋白的第27位賴氨酸甲基化，進(jìn)而影響RNA聚合酶Ⅱ的活性。MALAT1可與特定蛋白質(zhì)結(jié)合，進(jìn)而影響下游基因的表達(dá)。此外，H19通過影響基因組印記，從而調(diào)控骨肉瘤的生長及轉(zhuǎn)移。

分子生物學(xué)的發(fā)展為疾病的分子機(jī)制研究帶來豐碩的成果。隨著對(duì)骨肉瘤中LncRNA功能的不斷探索，LncRNA在骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后中的作用越來越受到研究者們矚目，一些LncRNA將為骨肉瘤的基因治療提供更多潛在的靶點(diǎn)。目前為止，LncRNA在骨肉瘤中的研究仍處于初步探索階段，面臨的困難較多，如高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫的缺乏、研究手段的相對(duì)貧乏以及大多數(shù)LncRNA在骨肉瘤中的分子機(jī)制尚不明確等。這些困難仍需研究者不斷努力，以便盡早揭示LncRNA在骨肉瘤發(fā)生發(fā)展中的分子機(jī)制，提高骨肉瘤患者診治水平。

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1008-5572(2017)04-0336-04

R738.1

A

2016-10-12

顧宗欣(1972- )，男，副主任醫(yī)師，湖北省第三人民醫(yī)院陽邏院區(qū)，430415。

*本文通訊作者：王五洲

顧宗欣，王五洲.長鏈非編碼RNA在骨肉瘤中表達(dá)的研究進(jìn)展[J].實(shí)用骨科雜志，2017，23(4)：336-339.