長鏈非編碼RNA在AML中作用的研究進(jìn)展

徐英英，葛繁梅

(延安大學(xué)附屬醫(yī)院，陜西延安716000)

急性髓細(xì)胞白血病(AML)是一種具有高度異質(zhì)性的疾病群，可由正常髓系細(xì)胞分化發(fā)育過程中不同階段的造血祖細(xì)胞惡性變轉(zhuǎn)化而來，常伴有染色體易位或突變。目前對(duì)于AML的治療，除急性早幼粒細(xì)胞白血病外，仍以聯(lián)合化療為主，但其總體緩解率為50%～70%，復(fù)發(fā)率極高。長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類長度超過200 nt的RNA分子，不編碼蛋白，但可與蛋白質(zhì)、DNA和RNA相互作用，通過基因印記、染色質(zhì)重塑、細(xì)胞周期調(diào)控、剪接調(diào)控等機(jī)制，在表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等層面調(diào)控基因表達(dá)。隨著對(duì)腫瘤發(fā)生機(jī)制研究的不斷深入發(fā)現(xiàn)，lncRNA在多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中扮演重要角色，在AML細(xì)胞中存在許多異常表達(dá)的lncRNA。這些異常表達(dá)的lncRNA在AML的發(fā)生、發(fā)展過程中可能發(fā)揮抑癌或促癌作用，有可能成為新型腫瘤生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。本文結(jié)合文獻(xiàn)就lncRNA在AML中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 lncRNA及其作用

非編碼RNA(ncRNA)是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA，根據(jù)其生物學(xué)功能大致分為結(jié)構(gòu)性ncRNA和調(diào)控性ncRNA。lncRNA是調(diào)控性ncRNA中的一種[1～3]。根據(jù)lncRNA編碼序列與蛋白質(zhì)編碼基因的相對(duì)位置，可將lncRNA分為正義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子lncRNA和基因間lncRNA[4]。長期以來，lncRNA一直被認(rèn)為是基因轉(zhuǎn)錄過程中的噪音。隨著研究的不斷深入，逐漸認(rèn)識(shí)到lncRNA在發(fā)育過程中通過調(diào)節(jié)遺傳網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)傳導(dǎo)途徑發(fā)揮重要作用，其表達(dá)變化可能會(huì)導(dǎo)致某些疾病的發(fā)生[5，6]。目前認(rèn)為，lncRNA主要從表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控三個(gè)層面實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控[7]。lncRNA主要通過以下四種作用方式發(fā)揮生物學(xué)功能[8～11]：①信號(hào)功能：lncRNA具有刺激轉(zhuǎn)錄因子組合的作用，可作為信號(hào)分子調(diào)控基因表達(dá)；②誘餌功能：lncRNA能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子或蛋白質(zhì)遠(yuǎn)離染色質(zhì)引起基因轉(zhuǎn)錄抑制；③引導(dǎo)功能：lncRNA能招募染色質(zhì)修飾酶，使其接近或遠(yuǎn)離靶基因起到調(diào)控作用；④支架功能：lncRNA能與許多蛋白質(zhì)聚集到一起形成核蛋白復(fù)合體，從而參與組蛋白的修飾作用。目前已證實(shí)，在許多實(shí)體瘤組織中存在多種lncRNA異常表達(dá)，表現(xiàn)出促進(jìn)或抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展的作用。如H19表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖和侵襲[12]，IRAIN表達(dá)下調(diào)可抑制乳腺癌進(jìn)展[13]。

2 lncRNA與AML的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，AML細(xì)胞中存在許多異常表達(dá)的lncRNA，其中表達(dá)上調(diào)的lncRNA有RUNXOR、UCA1、PVT1、HOTAIRM1、CCAT1，表達(dá)下調(diào)的lncRNA有IRAIN、LLEST、NEAT1，其生物學(xué)活性亦明顯不同。

2.1 在AML細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)的lncRNA

2.1.1 RUNXOR RUNXOR是一條由RUNX1上游啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄并與RUNX1基因重疊的全新lncRNA，其轉(zhuǎn)錄方向與RUNX1一致，跨度超過216 kb。RUNXOR定位于細(xì)胞核內(nèi)，主要功能為基因轉(zhuǎn)錄及調(diào)控。RUNXOR通過其3′端序列與RUNX1的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子結(jié)合，參與RUNX1染色體內(nèi)環(huán)狀結(jié)構(gòu)形成及募集組蛋白調(diào)節(jié)因子，繼而對(duì)RUNX1基因進(jìn)行表觀遺傳學(xué)調(diào)控。此外，RUNXOR還能連接RUNX1易斷裂基因和不相鄰的基因，通過改變?nèi)旧w空間構(gòu)象，為染色體轉(zhuǎn)位的發(fā)生提供可能條件。Wang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，AML患者骨髓中RUNXOR高表達(dá)，其表達(dá)變化與疾病惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)。表明RUNXOR在AML的發(fā)生、發(fā)展過程中具有促癌作用。

2.1.2 UCA1 UCA1是在膀胱癌中篩選并克隆出的一種膀胱癌特異性lncRNA，全長1 439 bp，定位于人染色體19p13.12。CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(C/EBPα)是骨髓細(xì)胞增殖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑之一，對(duì)UCA1的表達(dá)具有調(diào)控作用[15]。Hughes等[16]研究發(fā)現(xiàn)，C/EBPα突變的AML患者，其骨髓細(xì)胞C/EBPα-p30(C/EBPα同工型)表達(dá)明顯升高。C/EBPα-p30可與UCA1的啟動(dòng)子結(jié)合，誘導(dǎo)UCA1基因表達(dá)，導(dǎo)致C/EBPα突變型AML患者UCA1表達(dá)明顯上調(diào)，表明UCA1是C/EBPα-p30的作用靶點(diǎn)。該研究還發(fā)現(xiàn)，UCA1能通過抑制細(xì)胞周期調(diào)節(jié)物p27kip1表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，繼而促進(jìn)AML進(jìn)展，是患者預(yù)后差的一個(gè)指標(biāo)。

2.1.3 PVT1 PVT1定位于人染色體8q24亞帶1和亞帶2之間，全長670 bp，與致癌基因c-myc密切相關(guān)。目前已證實(shí)，c-myc過表達(dá)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[17]。Zeng等[17]研究發(fā)現(xiàn)，急性早幼粒細(xì)胞白血病(APL)患者外周血細(xì)胞PVT1表達(dá)明顯上調(diào)；進(jìn)一步分析全反式維甲酸(ATRA)對(duì)c-myc表達(dá)的影響發(fā)現(xiàn)，ATRA誘導(dǎo)的APL分化和細(xì)胞周期停滯期間細(xì)胞的c-myc和PVT1表達(dá)明顯降低。在APL細(xì)胞株NB4中敲低c-myc可導(dǎo)致PVT1下調(diào)。此外，通過PVT1干擾RNA轉(zhuǎn)染的APL細(xì)胞中PVT1表達(dá)降低，導(dǎo)致myc蛋白表達(dá)受到抑制，APL細(xì)胞增殖亦受到抑制[17]。證實(shí)在APL細(xì)胞中PVT1表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。

2.1.4 HOTAIRM1 HOTAIRM1定位于人染色體HOXA1與HOXA2基因之間，其基因表達(dá)對(duì)成熟髓系細(xì)胞具有高度特異性[18,19]。Zhang等[18]研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIRM1能通過視黃酸(RA)受體和RA信號(hào)傳導(dǎo)，誘導(dǎo)粒細(xì)胞分化成熟，HOTAIRM1敲低可減弱RA誘導(dǎo)的HOXA1和HOXA4表達(dá)，并選擇性降低對(duì)髓樣分化基因CD11b和CD18轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的誘導(dǎo)，說明HOTAIRM1通過調(diào)節(jié)HOXA簇中的基因表達(dá)在骨髓細(xì)胞生成中起作用。另有研究證實(shí)，敲低NB4細(xì)胞中HOTAIRM1，可削弱ATRA誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞增殖抑制，并保持正常在分化過程中下調(diào)的DNA復(fù)制和細(xì)胞周期基因表達(dá)，同時(shí)伴隨CD49d表達(dá)保留和CD11c表達(dá)下降，表明HOTAIRM1能在基因表達(dá)水平上調(diào)節(jié)整聯(lián)蛋白，繼而影響髓細(xì)胞分化成熟[19]。以上研究均表明，HOTAIRM1可促進(jìn)骨髓細(xì)胞分化成熟，有利于提高AML誘導(dǎo)化療緩解率，具有抑癌作用。

2.1.5 CCAT1 CCAT1定位于人染色體8q24.21，在原位癌基因c-myc上游被轉(zhuǎn)錄并參與調(diào)控c-myc的轉(zhuǎn)錄和染色質(zhì)構(gòu)象。研究證實(shí)，在結(jié)腸癌組織中CCAT1表達(dá)上調(diào)，其表達(dá)變化可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲能力[20]。Chen等[21]研究發(fā)現(xiàn)，AML患者外周血CCAT1表達(dá)上調(diào)，特別是在AML-M4和AML-M5亞型中變化更明顯；該研究還發(fā)現(xiàn)，CCAT1作為競(jìng)爭(zhēng)性miR-155的內(nèi)源性RNA，可明顯降低AML患者外周血miR-155表達(dá)，如將miR-155重新轉(zhuǎn)染入APL細(xì)胞HL-60，則可恢復(fù)單核細(xì)胞成熟并抑制腫瘤細(xì)胞增殖。表明CCAT1具有抑制細(xì)胞分化和促進(jìn)細(xì)胞增殖作用，可作為內(nèi)源性RNA調(diào)控AML的發(fā)生、發(fā)展，有可能作為治療AML的潛在靶標(biāo)。

2.2 在AML細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)的lncRNA

2.2.1 IRAIN IRAIN是位于胰島素樣生長因子1型受體(IGF1R)基因座內(nèi)的反義lncRNA。IGF1R屬于磷酸化受體酪氨酸激酶，在AML細(xì)胞中表達(dá)豐富，能通過PI3K/Akt信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖。Sun等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在AML患者外周血中IRAIN表達(dá)下調(diào)，而AML細(xì)胞內(nèi)IGF1R高表達(dá)。孫京男[23]通過檢測(cè)化療后AML患者外周血和應(yīng)用去甲基化藥物處理后的AML細(xì)胞株發(fā)現(xiàn)，AML患者外周血和相應(yīng)細(xì)胞株IRAIN表達(dá)上調(diào)。IRAIN可通過參與IGF1R染色體內(nèi)增強(qiáng)子/啟動(dòng)子環(huán)的形成，繼而調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)，敲除IRAIN則可消除其在染色體內(nèi)的相互作用[22，23]。這些研究結(jié)果表明，IRAIN可通過基因表達(dá)調(diào)控，降低IGF1R表達(dá)，從而發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用。

2.2.2 LLEST LLEST是李正等[24]發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新的lncRNA，在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中低表達(dá)。在AML患者骨髓單個(gè)核細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，LLEST表達(dá)明顯下調(diào)，且LLEST表達(dá)越低，其病情越重、復(fù)發(fā)率越高，患者預(yù)后越差。通過觀察LLEST對(duì)AML細(xì)胞惡性生物學(xué)行為發(fā)現(xiàn)，LLEST能促進(jìn)凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2、Caspase-9表達(dá)，使細(xì)胞周期停滯在G2/M期，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖。因此，LLEST有可能作為判斷AML患者預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物之一。

2.2.3 NEAT1 NEAT1是一種核限制性lncRNA，具有兩種同種型，即NEAT1_1(3.7 kb)、NEAT1_2(23 kb)，通過保留mRNA在細(xì)胞核中進(jìn)行編輯，從而參與調(diào)控基因表達(dá)[25～27]。Zeng等[28]研究發(fā)現(xiàn)，初治APL患者外周血單核細(xì)胞中NEAT1表達(dá)下調(diào)，尤其是在表達(dá)PML-RARα的細(xì)胞中表達(dá)顯著降低，而敲低PML-RARα，NEAT1表達(dá)上調(diào)，表明PML-RARα能抑制NEAT1表達(dá)；該研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，在ATRA誘導(dǎo)的急性APL細(xì)胞NB4分化時(shí)，NEAT1表達(dá)明顯上升。此外，應(yīng)用小干擾RNA敲低NEAT1則可抑制ATRA誘導(dǎo)的APL細(xì)胞分化。表明NEAT1可作為抑癌基因參與APL的發(fā)生、發(fā)展，這為APL的治療提供了新思路。

隨著高通量技術(shù)的不斷發(fā)展，lncRNA已成為腫瘤研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，越來越多的lncRNA被發(fā)現(xiàn)和鑒定。在AML細(xì)胞中存在多種lncRNA異常表達(dá)，通過不同的作用機(jī)制表現(xiàn)出促癌或抑癌作用，這些lncRNA有可能成為疾病診斷和預(yù)后判斷的生物標(biāo)志物，甚至有可能成為治療靶點(diǎn)。但目前許多l(xiāng)ncRNA在AML中的作用機(jī)制尚不完全清楚，仍需進(jìn)一步深入研究。