非編碼RNA在牙髓干細(xì)胞領(lǐng)域的研究進(jìn)展

李嬌+郭玥+郭豐嘉+張靜瑩

摘要：本文旨在對非編碼RNA在基因表達(dá)方面的基因調(diào)控及其在干細(xì)胞增殖與分化中的作用進(jìn)行綜述，為分析其介導(dǎo)基因調(diào)控的詳細(xì)機(jī)制提供參考。同時，闡述了非編碼RNA與牙髓干細(xì)胞二者的關(guān)系，總結(jié)了非編碼RNA對牙髓干細(xì)胞的作用，并就非編碼RNA對牙髓干細(xì)胞調(diào)控的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：非編碼RNA；干細(xì)胞；牙髓干細(xì)胞

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）03-0068-02

非編碼RNA為一類不能編碼蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，曾一度被認(rèn)為是進(jìn)化過程中產(chǎn)生的“垃圾序列”而未予以重視。干細(xì)胞為一類具有再生各種器官組織潛能的細(xì)胞，常作為生物學(xué)領(lǐng)域的主要研究對象之一。近年來發(fā)現(xiàn)非編碼RNA對干細(xì)胞具有重要的調(diào)控作用并引起廣泛關(guān)注。本文綜述非編碼RNA對各類干細(xì)胞調(diào)控的最新研究進(jìn)展，其中包括胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞以及腫瘤干細(xì)胞，為今后非編碼RNA與干細(xì)胞的相關(guān)深入研究提供參考。

一、非編碼RNA

非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）是一類不具備編碼蛋白質(zhì)功能的RNA，長度一般為18—30個核苷酸。人類的基因組有不足2%的部分由編碼蛋白質(zhì)的基因構(gòu)成。相對于基因組的剩余超過80%的基因，這些編碼蛋白質(zhì)的基因在人體內(nèi)各細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄廣泛。自從20世紀(jì)90年代起，Guo S在研究秀麗新小桿線蟲反義RNA的過程中發(fā)現(xiàn)，無論注射反義RNA還是正義RNA均能有效并特異性抑制秀麗新小桿線蟲par-1的基因表達(dá)。該結(jié)果無法用反義RNA技術(shù)理論做出合理的解釋，直到1998年Fire等人證實正義DNA能夠抑制同源基因表達(dá)是由于在制備過程中微量的dsRNA（double-stranded RNA）污染了體外制備的RNA而引發(fā)，并將這種現(xiàn)象命名為RNAi（RNA interference），由此非編碼RNA逐漸受到廣泛關(guān)注。隨著研究的深入，分子生物學(xué)領(lǐng)域也因此產(chǎn)生了重大變革。非編碼RNA中超過95%的為持家ncRNA（核糖體RNA和轉(zhuǎn)移RNA等），其他為調(diào)節(jié)ncRNA，按照長度可分為兩類：長度小于200nt的小非編碼RNA（如microRNA、piRNA等）和長度大于200nt的長非編碼RNA（lncRNA）。大量非編碼RNA被鑒定為真核細(xì)胞以核糖核苷酸為原料合成的長非編碼RNA，大多數(shù)lncRNA是中間轉(zhuǎn)錄本，與蛋白質(zhì)編碼基因相比，lncRNA表現(xiàn)出較低的進(jìn)化保守性和較低的表達(dá)水平。LncRNA主要存在于細(xì)胞核中，lncRNA已經(jīng)被驗證存在多種生物學(xué)作用中，例如轉(zhuǎn)錄調(diào)控和染色體修飾。近年來越來越多的研究表明，非編碼RNA在調(diào)控表觀遺傳的過程中扮演了重要角色。非編碼RNA能夠在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平對基因進(jìn)行表達(dá)調(diào)控，從而參與干細(xì)胞特性的維持和決定細(xì)胞命運。

二、干細(xì)胞

干細(xì)胞（stem cell）是一類具有多向分化潛能并具有自我更新能力的早期未分化細(xì)胞。在一定條件下，它可以分化多功能細(xì)胞。根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells，ESCs）和成體干細(xì)胞（Somatic Stem Cells，SSCs）。成體干細(xì)胞根據(jù)分化方向分為脂肪干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、腫瘤干細(xì)胞等。它們是生物體器官組織生成的重要種子細(xì)胞，常在研究疾病的發(fā)生發(fā)展及組織工程、修復(fù)再生領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。以往大部分對干細(xì)胞的研究主要集中于基因方面，近十年越來越多的研究表明，在各種干細(xì)胞的許多生物學(xué)過程中，如細(xì)胞分化、增殖、凋亡、細(xì)胞周期等，非編碼RNA均發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

三、非編碼RNA與牙髓干細(xì)胞

干細(xì)胞擁有多向分化潛能，根據(jù)其發(fā)育階段可分為胚胎干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞。生命要通過干細(xì)胞的分裂分化實現(xiàn)細(xì)胞的更新和保證持續(xù)生長。為了維持干細(xì)胞的多能性，在其體內(nèi)有一套嚴(yán)謹(jǐn)、有序的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)保證干細(xì)胞的增殖分化正常進(jìn)行。近些年來的研究發(fā)現(xiàn)，某些非編碼RNA與細(xì)胞內(nèi)的Pou5f1、Nanog、Sox2等眾多轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)譜相似。目前非編碼RNA正逐漸進(jìn)入眾學(xué)者的視線當(dāng)中，非編碼RNA與干細(xì)胞細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、增殖分化的關(guān)系還有待進(jìn)一步的研究與考證。牙髓組織中分離出來的成纖維細(xì)胞稱為牙髓干細(xì)胞（Dental Pulp Stem Celss，DPSCs）。DPSCs具有多向分化的潛能，它除了能形成礦化結(jié)節(jié)能力的細(xì)胞外，在不同細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下，還能夠分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、血管內(nèi)皮、肝、神經(jīng)等細(xì)胞系類型。近來在對于microRN與lncRNA在DPSCs增殖分化中的調(diào)控作用研究方面取得了較大進(jìn)步。miR-586表達(dá)抑制的人DPSCs與內(nèi)皮前體細(xì)胞共培養(yǎng)可以促進(jìn)DPSCs向成牙本質(zhì)細(xì)胞分化，miR-586表達(dá)抑制與內(nèi)皮前體細(xì)胞的聯(lián)合作用，對于DPSCs的向成牙本質(zhì)細(xì)胞分化具有一定協(xié)同促進(jìn)作用。Markus Kraz等發(fā)現(xiàn)了一個分化時下調(diào)長度為855p的lncRNA，并命名為ANCR（anti-differentation non-coding RNA），抗分化非編碼RNA。在不加任何刺激的條件下下調(diào)ANCR，可以快速誘導(dǎo)分化。Lin zhu等也發(fā)現(xiàn)，不加任何刺激只下調(diào)ANCR就可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的骨向分化。賈謙等發(fā)現(xiàn)下調(diào)ANCR對DPSC色增殖能力無明顯影響，但可以促進(jìn)DPSC的成骨、成脂、成神經(jīng)分化，下調(diào)ANCR可以明顯提高DPSC的軸突形成能力。

四、展望

近年來，ncRNA對干細(xì)胞的調(diào)控引起了廣泛關(guān)注。研究證實，無論是對胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞還是腫瘤干細(xì)胞，ncRNA均能夠在干細(xì)胞增殖、分化、遷移、凋亡中發(fā)揮調(diào)控作用。然而目前對ncRNA與干細(xì)胞的絕大部分研究僅處于分子水平，能否為這些理論提供有力支持還需要進(jìn)行可靠的體內(nèi)實驗。因此，今后在研究ncRNA調(diào)控干細(xì)胞機(jī)制的同時還應(yīng)注重進(jìn)行動物體內(nèi)實驗，從而找到能夠揭示ncRNA在人類疾病中發(fā)揮功能的證據(jù)，進(jìn)而幫助人們診斷疾病，為疾病的治療提供一個新的靶向。同時，隨著研究的進(jìn)一步深入，闡明ncRNA與干細(xì)胞自我更新和多項分化的聯(lián)系將有助于揭示干細(xì)胞增殖分化的基因調(diào)控機(jī)制，為今后干細(xì)胞的研究應(yīng)用提供有效的理論依據(jù)。

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