LncRNA調(diào)控腦膠質(zhì)瘤疾病相關(guān)研究進(jìn)展

余永佳，梁倫，黃瑋，石琦

(1.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，南寧530021； 2.中山大學(xué)腫瘤防治中心 華南腫瘤學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510060)

膠質(zhì)瘤作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見、最危險(xiǎn)且最具侵略性的原發(fā)性腦腫瘤，是一種來源于神經(jīng)外胚層的神經(jīng)腫瘤，好發(fā)于5～8歲的兒童，具有明顯的性別特異性，男童的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)約是女童的1.3倍[1]。由于膠質(zhì)瘤細(xì)胞常浸潤周圍正常組織的淋巴結(jié)，因此手術(shù)切除成功率較低。術(shù)后腫瘤細(xì)胞的浸潤擴(kuò)散一直是患兒死亡、復(fù)發(fā)的主要原因，探求膠質(zhì)瘤細(xì)胞進(jìn)展、復(fù)發(fā)的分子機(jī)制對(duì)于臨床治療具有重要意義。雖然腦膠質(zhì)瘤的分子機(jī)制、遺傳機(jī)制以及相關(guān)通路已被廣泛研究，但其確切的發(fā)病機(jī)制仍未闡明[2]。在基因水平以及分子水平掌握腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生機(jī)制，可為腦膠質(zhì)瘤的治療提供新途徑，是目前學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來的研究顯示，一些長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，LncRNA)的異常表達(dá)與腦膠質(zhì)瘤的復(fù)發(fā)以及臨床預(yù)后密切相關(guān)[3]，其可作為膠質(zhì)瘤潛在的生物標(biāo)志、預(yù)后指標(biāo)，甚至治療靶點(diǎn)?，F(xiàn)就目前報(bào)道的LncRNA對(duì)腦膠質(zhì)瘤的調(diào)控作用進(jìn)行綜述，進(jìn)一步探討LncRNA在腦膠質(zhì)瘤診斷、治療中的應(yīng)用前景。

1 LncRNA及其機(jī)制

1.1LncRNA概述 非編碼RNA包括短小RNA[如微RNA(microRNA,miRNA)、小干擾RNA和Piwi互作RNA等]和LncRNA。隨著研究的深入，以前認(rèn)為不具有生物學(xué)功能的LncRNA也逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，并發(fā)現(xiàn)具有某些生物調(diào)節(jié)功能，包括腫瘤的發(fā)生發(fā)展、胚胎發(fā)育以及物質(zhì)代謝等[4]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA可調(diào)節(jié)基因表達(dá)，其對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)主要通過DNA、RNA以及蛋白質(zhì)間的相互作用實(shí)現(xiàn)[5]。LncRNA有助于蛋白質(zhì)的激活以及去激活，而這種調(diào)節(jié)作用通過DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合實(shí)現(xiàn)[6]。

1.2LncRNA的作用機(jī)制及其功能 LncRNA在細(xì)胞中具有如下功能。①信號(hào)調(diào)控:LncRNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控具有暫時(shí)性和明顯的組織特性，其作為分子信號(hào)可對(duì)基因進(jìn)行選擇性表達(dá)調(diào)控。②分子導(dǎo)向:LncRNA對(duì)靶基因具有調(diào)控作用，引導(dǎo)核糖體蛋白復(fù)合體與特定的染色體位點(diǎn)結(jié)合。③分子誘導(dǎo):LncRNA通過招募相應(yīng)的RNA結(jié)合蛋白調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄[7]。研究顯示，人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN)的假基因可與PTEN競爭性結(jié)合miRNA，從而調(diào)控PTEN的表達(dá)，具備這種作用的LncRNA又被稱為ceRNA。④分子支架:LncRNA可提供相應(yīng)的分子支架，從而為蛋白質(zhì)復(fù)合體的形成提供裝配平臺(tái)，激活或抑制基因的轉(zhuǎn)錄。

2 與腦膠質(zhì)瘤相關(guān)的LncRNA

2.1促癌基因

2.1.1HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR) HOTAIR是腫瘤轉(zhuǎn)化過程中具有重要作用的LncRNA。研究顯示，級(jí)別越高的膠質(zhì)瘤HOTAIR的表達(dá)水平越高，多變量Cox回歸分析顯示，HOTAIR是腦膠質(zhì)瘤的一個(gè)獨(dú)立預(yù)后因素，HOTAIR的表達(dá)與膠質(zhì)瘤分子亞型及惡性等級(jí)呈正相關(guān)[8]。此外，HOTAIR的表達(dá)也參與膠質(zhì)瘤的細(xì)胞周期進(jìn)程，抑制HOTAIR的表達(dá)可抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的克隆增殖，將細(xì)胞阻滯于G0/G1期，從而有效抑制原位腫瘤的生長；反之，HOTAIR的高表達(dá)可促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長，導(dǎo)致腦膠質(zhì)瘤患者生存期縮短[9]。HOTAIR主要通過以下機(jī)制發(fā)揮作用[10]:①作為小分子RNA的前體分子發(fā)揮作用；②與鄰近基因上游啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄區(qū)作用，干擾蛋白編碼基因，同時(shí)與基因轉(zhuǎn)錄本形成互補(bǔ)雙鏈，調(diào)控基因的表達(dá)；③抑制RNA聚合酶Ⅱ或介導(dǎo)染色質(zhì)重構(gòu)，從而調(diào)控基因的表達(dá)。總之，HOTAIR表達(dá)上調(diào)可從多方面促進(jìn)腦膠質(zhì)瘤的生長，成為影響患者臨床預(yù)后的因素之一。

2.1.2抗一氧化氮合酶2A(anti nitric oxide synthetase 2A，anti-NOS2A) 在多種腫瘤細(xì)胞中檢出anti-NOS2A的表達(dá)，其通過有效調(diào)節(jié)相鄰基因一氧化氮合酶2A(nitric oxide synthetase 2A，NOS2A)的表達(dá)，參與胚胎干細(xì)胞的神經(jīng)分化[11]。研究顯示，腦膠質(zhì)瘤患者中NOS2A呈高表達(dá)，且表達(dá)水平與腫瘤惡性程度密切相關(guān)[12]；此外，NOS2A可促進(jìn)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞增殖，同時(shí)提示anti-NOS2A可通過調(diào)控NOS2A的表達(dá)，參與腫瘤的惡性生長過程。

2.1.3H19 H19是多種腫瘤潛在的致癌LncRNA之一。H19作為miRNA的前體基因，可促進(jìn)腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長。研究顯示，H19外顯子miR-675可顯著抑制周期蛋白依賴性激酶6的表達(dá)，而周期蛋白依賴性激酶6作為調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的關(guān)鍵因子之一，參與腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長過程，因此H19可促進(jìn)腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和遷移[13]。有報(bào)道顯示，H19在腦膠質(zhì)瘤中的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的耐藥性密切相關(guān)，使用替莫唑治療腦膠質(zhì)瘤時(shí)，H19處于低表達(dá)狀態(tài)，同時(shí)膠質(zhì)瘤存活細(xì)胞減少[14]。腫瘤干細(xì)胞具有自我更新能力，并可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，同時(shí)腫瘤干細(xì)胞具有誘導(dǎo)腫瘤耐藥性增加的作用。H19作為胎盤中表達(dá)量最高的一種LncRNA，在胎盤內(nèi)胚層和中胚層中具有較高的表達(dá)水平，而胎兒出生后H19表達(dá)明顯降低[15]。因此有學(xué)者認(rèn)為H19是保持干細(xì)胞能力的重要調(diào)控因子，也是維持腫瘤干細(xì)胞功能的重要基因。進(jìn)一步研究顯示，H19在腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞中過表達(dá)，而這種過表達(dá)促進(jìn)了膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展以及侵襲轉(zhuǎn)移，H19可作為腦膠質(zhì)瘤的治療靶點(diǎn)之一[16]。目前對(duì)于H19的確切作用機(jī)制尚未完全闡明，仍有待深入研究。

2.1.4肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1) MALAT1是最早發(fā)現(xiàn)的與人類腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的LncRNA之一，最初在肺癌組織中發(fā)現(xiàn)MALAT1的高表達(dá)，并與肺癌患者的生存預(yù)后密切相關(guān)[17]。近年來，在結(jié)直腸癌、胃癌、膽囊癌以及鼻咽癌等多種惡性腫瘤組織中也檢出MALAT1的異常表達(dá)[18]。有學(xué)者檢測了正常腦組織、低級(jí)別膠質(zhì)瘤以及高級(jí)別膠質(zhì)瘤中MALAT1的表達(dá)情況，結(jié)果顯示，MALAT1的表達(dá)與膠質(zhì)瘤級(jí)別以及腫瘤大小密切相關(guān)，同時(shí)也是影響患者預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[19]。研究證實(shí)，MALAT1可通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄后修飾，誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶9表達(dá)，促進(jìn)腫瘤侵襲，進(jìn)而影響患者預(yù)后，并認(rèn)為MALAT1的作用機(jī)制與激活胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶/促分裂原活化的蛋白激酶信號(hào)通路有關(guān)；同時(shí)，MALAT1可與未甲基化的染色盒同源物4相互作用，調(diào)控基因定位，決定基因的表達(dá)[20]。

2.1.5核富含豐富的轉(zhuǎn)錄本1(nuclear enriched abundant transcript 1，NEAT1) NEAT1位于人類第11號(hào)染色體上一個(gè)被稱為多發(fā)性內(nèi)分泌瘤?、裥偷幕蛭稽c(diǎn)，由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄而來，與胃腺癌、結(jié)核病、卵巢癌、肝癌、鼻咽癌等多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[21]。在腦膠質(zhì)瘤患者中也檢出LncRNA NEAT1的異常表達(dá)，高表達(dá)LncRNA NEAT1者5年生存率顯著降低，認(rèn)為LncRNA NEAT1可作為預(yù)測膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的潛在生物學(xué)標(biāo)志物之一[3]。

2.1.6結(jié)直腸癌差異性表達(dá)相關(guān)基因(colorectal neoplasia differentially expressed,CRNDE) CRNDE是結(jié)直腸腫瘤的非編碼RNA，是一種具有多種生物學(xué)功能的LncRNA。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織中發(fā)現(xiàn)了129個(gè)LncRNA差異表達(dá)，其中LncRNA CRNDE被認(rèn)為是具有正向調(diào)節(jié)能力的LncRNA[22]。LncRNA CRNDE在腦膠質(zhì)瘤組織中高表達(dá)，且不同組織亞型的腦膠質(zhì)瘤中CRNDE表達(dá)水平也不同[23]。研究顯示，CRNDE高表達(dá)與表皮生長因子基因的表達(dá)密切相關(guān)，表皮生長因子高表達(dá)的腫瘤同時(shí)伴隨著CRNDE的高表達(dá)，但兩者在腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞分化中的作用機(jī)制尚不明確[24]。

有學(xué)者認(rèn)為神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的增殖與CRNDE的過表達(dá)有關(guān)，在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中CRNDE呈高表達(dá)，同時(shí)檢出表皮生長因子的過度擴(kuò)增，這種異常表達(dá)一定程度上調(diào)控了神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的增殖[25]。此外，CRNDE可調(diào)控其靶基因X連鎖凋亡抑制蛋白和p21活化激酶7的表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的增殖。Wang等[26]研究顯示，在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中CRNDE過表達(dá)，并可能通過哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長。綜上，CRDNE可通過多種信號(hào)途徑促進(jìn)膠質(zhì)瘤的發(fā)生以及進(jìn)展。

2.1.7X-無效的特異性轉(zhuǎn)錄物(X-inactive specific transcript,XIST) XIST是一種調(diào)節(jié)X染色體失活的重要基因。在人類細(xì)胞分化、增殖以及基因組修復(fù)過程中XIST發(fā)揮著重要作用，XIST表達(dá)異?？赏苿?dòng)癌癥進(jìn)展。對(duì)人惡性膠質(zhì)瘤干細(xì)胞中XIST基因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中XIST呈高表達(dá)，采用生物技術(shù)敲除XIST基因后，腫瘤細(xì)胞可出現(xiàn)增殖抑制、誘導(dǎo)凋亡等生物學(xué)效應(yīng)，發(fā)揮腫瘤抑制作用[27]。

2.2抑癌基因

2.2.1母系表達(dá)基因3(maternally expressed gene 3，MEG3) MEG3在人體正常組織中均有表達(dá)，在腦和垂體中表達(dá)程度最高。研究顯示，MEG3是腦膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展過程中的重要調(diào)節(jié)和控制因子，是一種對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展有明顯抑制作用的LncRNA[28]。MRG3在正常腦組織中高表達(dá)，在腦膠質(zhì)瘤中低表達(dá)，當(dāng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞株過表達(dá)MEG3后可有效抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，并認(rèn)為這種抗增殖作用與p53信號(hào)通路的激活有關(guān)[28]。Islam等[29]建立了MEG3基因敲除小鼠模型，認(rèn)為MEG3敲除后可導(dǎo)致腦微血管形成增加，從而有利于腫瘤細(xì)胞的生長和增殖。綜上，MEG3基因可能成為未來人類腦膠質(zhì)瘤治療的潛在靶點(diǎn)。

2.2.2金屬肽酶含血小板反應(yīng)蛋白1型基序9反義RNA2(ADAM metallopeptidase with thrombospondin type 1 motif 9 antisense RNA 2，ADAMTS9-AS2)

ADAMT-S9是一種重要的抗血管生成因子，其通過抑制血管內(nèi)皮生長因子和成纖維細(xì)胞生長因子，從而有效抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[30]。研究顯示，ADAMT-AS2在乳腺癌、鼻咽癌、胃癌等多種腫瘤中發(fā)揮抑癌作用，抑制ADAMT-AS2的靶物質(zhì)可延緩膠質(zhì)瘤侵襲[31]。在腫瘤組織中，惡性程度越高的腫瘤，ADAMTS9-AS2的表達(dá)水平越低，而ADAMTS9-AS2的高表達(dá)對(duì)腦膠質(zhì)瘤進(jìn)展有明顯的抑制作用[32]。ADAMTS9-AS2有望成為腦膠質(zhì)瘤治療的潛在靶點(diǎn)之一。

3 LncRNA在腦膠質(zhì)瘤診斷及預(yù)后預(yù)測方面的價(jià)值

腫瘤與正常組織間LncRNA的表達(dá)存在差異，這為LncRNA在膠質(zhì)瘤診斷和預(yù)測中的應(yīng)用提供了依據(jù)。不同病理亞型的膠質(zhì)瘤細(xì)胞LncRNA的表達(dá)存在差異。星形膠質(zhì)瘤與少突細(xì)胞膠質(zhì)瘤之間存在多種LncRNA的差異表達(dá)，通過這些差異表達(dá)的LncRNA可以將星形細(xì)胞膠質(zhì)瘤與少突細(xì)胞膠質(zhì)瘤區(qū)分開來[33]。通過分析TCGA(The Cancer Genome Atlas)數(shù)據(jù)庫中患者的資料，確定了6種LncRNA與患者的總體生存期密切相關(guān)，分別為KIAA0495、GAS5、PART1、MGC21881、MIAT、PAR5[34]。以上研究提示LncRNA在腦膠質(zhì)瘤診斷和預(yù)后預(yù)測中具有價(jià)值。

研究顯示，MALAT1的表達(dá)與膠質(zhì)瘤患者的臨床病理特征有一定的聯(lián)系，MALAT1在膠質(zhì)瘤組織中高表達(dá)，且表達(dá)水平與腫瘤分級(jí)及腫瘤體征呈正相關(guān)，推測MALAT1的過表達(dá)可加速膠質(zhì)瘤的生長[35]。此外，MALAT1的表達(dá)與腦膠質(zhì)瘤患者的總體生存期呈負(fù)相關(guān)[33]。

HOTAIR的表達(dá)與腦膠質(zhì)瘤的級(jí)別以及預(yù)后密切相關(guān)，多變量Cox回歸分析顯示，HOTAIR是預(yù)測膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的獨(dú)立因素，進(jìn)一步證實(shí)HOTAIR的表達(dá)與膠質(zhì)瘤分子亞型以及癌癥基因組圖譜之間具有密切聯(lián)系，膠質(zhì)瘤細(xì)胞中HOTAIR的表達(dá)與腫瘤惡性程度呈正相關(guān)，而惡性程度越高，臨床預(yù)后越差[36]。此外，HOTAIR的表達(dá)也參與了膠質(zhì)瘤細(xì)胞周期進(jìn)程，其中HOTAIR低表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，將腫瘤細(xì)胞阻滯于G0/G1期，從而抑制原位腫瘤的生長；反之，HOTAIR高表達(dá)會(huì)促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞生長，導(dǎo)致患者生存期縮短[37]。因此，HOTAIR可作為評(píng)估惡性腦膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的指標(biāo)。HOTAIR的表達(dá)在惡性腦膠質(zhì)瘤組織中上調(diào)，HOTAIR敲除可發(fā)揮腫瘤抑制功能，其機(jī)制可能為miR-326作為HOTAIR的作用靶點(diǎn)，當(dāng)HOTAIR低表達(dá)時(shí)可導(dǎo)致miR-326基因表達(dá)上調(diào)，從而激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號(hào)通路，減少成纖維細(xì)胞因子-1的表達(dá)，即HOTAIR可通過miR-326介導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為[38]。

4 展 望

LncRNA在惡性膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲以及轉(zhuǎn)移等生物學(xué)過程中發(fā)揮著重要作用，可作為惡性膠質(zhì)瘤診斷、治療、預(yù)后預(yù)測的潛在生物學(xué)標(biāo)志物，是近年來惡性膠質(zhì)瘤研究的焦點(diǎn)。通過研究LncRNA的作用機(jī)制，深入了解LncRNA在惡性膠質(zhì)瘤生長、增殖、凋亡中的調(diào)控作用，有可能為惡性膠質(zhì)瘤的診治提供新的生物學(xué)靶點(diǎn)。目前學(xué)者主要關(guān)注依據(jù)LncRNA的表觀遺傳學(xué)功能改善腫瘤耐藥性及設(shè)計(jì)新型化療藥物等方向，但將LncRNA作為惡性腫瘤新的治療靶點(diǎn)及診斷預(yù)后標(biāo)志物仍需要學(xué)者進(jìn)行大量的基礎(chǔ)及臨床研究。