LncRNA在膠質瘤中的研究進展

王秀華,陳 庚,黃 琪,洪新雨,王永強*

(吉林大學第一醫(yī)院 1.神經重癥護理平臺;2.神經腫瘤外科,吉林 長春130021)

長鏈非編碼RNA(LncRNA)雖然是一類不編碼蛋白的RNA，但在腦組織腫瘤的形成和惡變過程中發(fā)揮重要作用，尤其是對腦膠質瘤的發(fā)生與發(fā)展有重要影響。

1 膠質瘤和LncRNA概述

腦膠質瘤(glioma)是顱內最常見、預后極差的惡性腫瘤，存在腫瘤異質性及易感性[1，2]，該病治療困難因而死亡率很高且治療后復發(fā)率較高，這成為困擾醫(yī)務人員的一項重大疾病。針對這一問題，越來越多人開始對膠質瘤的治療展開深入的研究和探討。近年來，隨著對膠質瘤治療研究的逐漸深入，各種lncRNA 在膠質瘤中的發(fā)生機制逐漸引起國內外專家學者的關注[3]。LncRNA是由200-100000個核苷酸單位組成的一類不編碼蛋白的RNA[4,5]。研究表明，LncRNA 在許多人類腫瘤中起著關鍵作用，與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展有密切聯系[6]。在最近的幾年中，很多研究都發(fā)現Ln-cRNA可以調節(jié)基因表達，這種調節(jié)主要是和DNA、RNA和蛋白質的相互作用來實現的[7]，例如LncRNA可以幫助蛋白質復合物激活或去激活，這一過程是通過將蛋白質和染色體DNA結合而完成的[8]。目前發(fā)現和膠質瘤相關的lncRNAs主要有HOTAIR、H19、CRNDE、MEG3、ADAMTS9-AS2等。因此本文就這幾種LncRNAs 在膠質瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制及臨床意義進行綜述。

2 各種LncRNA在膠質瘤中的作用機制及臨床意義

2.1 HOX(同源框)轉錄反義RNA(HOTAIR)

HOTAIR是一種在腫瘤轉化中起重要作用的LncRNA，其主要原因是miRNA與HOTAIR的廣泛相互作用及HOTAIR對基質金屬蛋白酶(MMP)[9]的作用，與HOTAIR相互作用的miRNA和MMP很可能在自噬調控中起到重要作用[10-12]。充分的證據表明，LncRNA通過介導自噬相關基因的轉錄和轉錄后水平來調節(jié)自噬調控網絡[13,14]。自噬是細胞內蛋白質和細胞器降解的生理過程。自噬的激活分為正常狀態(tài)和病理狀態(tài)，在正常狀態(tài)下，自噬是通過提供生存所必需的循環(huán)代謝底物，對多種壓力的正常反應；在病理狀態(tài)下，自噬是為了維持細胞內穩(wěn)態(tài)，如在神經退行性疾病、致病性炎癥、衰老和癌癥中表現得十分活躍[15]。近年來，許多研究試圖揭開自噬途徑的謎底來尋找新的潛在靶向治療方法[16-18]。此外，自噬藥物還可誘導細胞自噬性死亡(II型細胞死亡)并導致膠質瘤細胞死亡，但這一過程在研究膠質瘤治療新的治療方法中仍然未知，還需要進一步實驗驗證[19]。有結果表明，LncRNA HOTAIR介導血管生成是通過血管內皮生長因子A來完成[20]。

2.2 LncRNA H19

LncRNA H19作為H19轉錄產物之一，是在哺乳動物發(fā)育中的最高度保守的印跡基因。有研究發(fā)現，H19是腦膠質瘤潛在的致瘤LncRNA[21]。機制上，H19非編碼RNA的表達是經由MYC原癌基因家族成員之一的c-Myc產物誘導而實現，從而促進腦膠質瘤發(fā)生發(fā)展。此外，H19作為miRNA前體基因，能夠促進腦膠質瘤的生長，它主要是通過產生miRNA-675進一步決定癌相關鈣粘蛋白13(CDH13)的表達而引起[22]。研究發(fā)現，細胞周期的關鍵調節(jié)因子CDK6參與了膠質瘤細胞的生長過程[23]。而來自H19第一外顯子的miRNA-675可以通過抑制CDK6的表達來調節(jié)神經膠質瘤細胞系的不定向增殖和遷移[24]。H19表達程度的高低與腦膠質瘤細胞耐藥性有很大關系，有研究指出，在使用藥物替莫唑(Temozolomide)治療膠質瘤時，腦膠質瘤細胞存活較少，并且H19顯示為低表達狀態(tài)[25]。

既往研究已證實，具有自我更新能力的腫瘤干細胞(CSCs)促進腫瘤發(fā)生發(fā)展，并且會增加腫瘤耐藥性。H19是在胎盤中表達量最高的LncRNA之一，特別是在胚胎組織的內胚層和中胚層中表達量很高，而在出生后表達則相對有所下降，即H19涉及保持造血干細胞和胚胎干細胞表達[26]。進一步研究發(fā)現H19在腦膠質瘤細胞中顯著過表達，這一顯著的過表達促進了腦膠質瘤的發(fā)生發(fā)展和侵襲轉移[27]。因此，我們有理由相信研究H19對治療膠質瘤有幫助。盡管膠質瘤的發(fā)生發(fā)展離不開H19的高表達，但由于確切作用機制目前仍然不清楚，需要進一步研究才能揭示其作用機制。

2.3 結直腸癌差異性表達相關基因(CRNDE)

CRNDE 在腦膠質瘤組織中高度表達，這促進了膠質瘤的增殖、遷移和侵襲[28]。CRNDE體內實驗表明CRNDE通過雷帕霉素(mTOR)信號通路發(fā)揮作用，涉及myc、Cyclin-D1、p53、磷酸酶和Tensin同源基因[29]。CRNDE也是miR-384的靶點，兩者都調節(jié)PIWIL 4蛋白的水平，PIWIL 4誘導STAT 3磷酸化來促進膠質瘤的發(fā)展，而STAT 3是PI3K/Akt 1/IL-6/STAT 3通路的主要成員，也就是說CRNDE對該通路起到重要的調控作用[30]。CRNDE上調表達可引起B(yǎng)cl 2/Bax(BCL 2相關X)比值的增加，這可誘導表皮生長因子受體(EGFR)活化，從而導致膠質瘤患者生存不良和細胞凋亡抑制[31]。此外，有研究發(fā)現神經膠質瘤干細胞 (GSC)的異常增殖與CRNDE的過度表達有很大關系。CRNDE還可能通過EGFR信號通路調控神經膠質瘤干細胞，這是因為存在CRNDE過度表達的膠質瘤可以發(fā)現EGFR過度擴增。信號傳導的受體EGFR表達和上皮生長因子(EGF)細胞增殖與神經膠質瘤干細胞表型相關，可能會促進腫瘤原始細胞的侵襲能力。同時，CRNDE也可通過下調miR-186并抑制下游靶基因PAK7 [p21蛋白(Cdc42/Rac)激活的激酶7]和XIAP(X連鎖凋亡抑制劑)的表達來促進人類神經膠質瘤干細胞的增殖[32]。以上表明，CRNDE的高表達促進了腦膠質瘤的發(fā)生發(fā)展。

2.4 母系表達基因 3(MEG3)

MEG3 在多處人體正常組織中都有表達，但在腦和垂體的表達程度最高。有研究發(fā)現，MEG3 是腦膠質瘤發(fā)生發(fā)展的調節(jié)和控制因子，是一種可以抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的 LncRNA，能與環(huán)腺苷酸(cAMP) 、鼠雙微基因 2(MDM2) 、生長分化因子 15 和P53之間相互作用[33]。MEG 3與其他大多數具有致癌特性的LncRNA不同，MEG 3代表的是一種抑制膠質瘤發(fā)生發(fā)展的LncRNA，它可以延長GBM患者的存活時間[34，35]。它在正常腦組織中高表達，在膠質瘤組織中表達下調，MEG3過度表達可以抵抗膠質瘤細胞增殖，促進膠質瘤細胞凋亡[36]。這種抗增殖的作用有一部分是通過抑制MDM2和隨后的p53信號通路而實現[37]。Gordon等人建立MEG 3基因敲除小鼠模型。揭示了MEG 3在調節(jié)腦血管化方面的功能作用。MEG 3-空胚腦微血管形成增加，VEGF血管生成通路相關基因表達增加。此外，有研究發(fā)現，大多數臨床無功能垂體腺瘤中，MEG3表達缺失或者微表達[38，39]。綜上所述，MEG 3作為膠質瘤治療潛在靶點的意義相當大。

2.5 ADAMTS9-AS2

染色體 3p14.1 上存在著腫瘤抑制因子 ADAMTS9 的反義轉錄物和 ADAMTS9 基因。ADAMTS9 是一個重要的抗血管發(fā)生因子，能夠通過調節(jié)血管內皮生長因子和成纖維細胞生長因子來阻制腫瘤的進展和轉移[40]。在腫瘤組織中ADAMTS9-AS2的表達明顯比在正常組織中要低，并且腫瘤等級越高則表達越低，而且 ADAMTS9-AS2 的高度表達明顯抑制了膠質瘤發(fā)展和遷移； 另外，在 ADAMTS9-AS2 和 ADAMTS9 的啟動子上發(fā)現了廣泛DNA 甲基化和組蛋白修飾標記，ADAMTS9-AS2高表達 反而 DNA 甲 基 轉 移 酶 1(Dnmt1)較低[41]。因 此，ADAMTS9-AS2 的低表達可能會促進膠質瘤的發(fā)生發(fā)展，這對膠質瘤的治療也是有重大意義的。