長(zhǎng)鏈非編碼RNA在精神分裂癥中的研究進(jìn)展

陸彩蓮 黃正元 陳弘旭 李珊 康林 熊鵬

昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院精神科（昆明650000）

精神分裂癥（schizophrenia，SZ）屬于多基因遺傳病，是臨床上常見的、復(fù)雜性異質(zhì)性精神疾病，以高發(fā)病率、高復(fù)發(fā)率、高致殘率為特點(diǎn)，且發(fā)病的病理機(jī)制不明［1］。精神分裂癥常常發(fā)作在青年或者壯年時(shí)期，包括思維、感知覺(jué)、認(rèn)知、行為、情感等方面的異常以及精神活動(dòng)的不協(xié)調(diào)，往往伴有社會(huì)功能的嚴(yán)重下降，病程遷延，給家庭和社會(huì)帶來(lái)長(zhǎng)期且沉重的負(fù)擔(dān)［2-3］。如何早期發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)診斷、尋找治療新策略和改善預(yù)后一直是精神分裂癥研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。分子遺傳學(xué)研究表明，精神分裂癥遺傳異質(zhì)性極強(qiáng)，據(jù)估計(jì)精神分裂癥的遺傳力為0.64。近年來(lái)，有相當(dāng)多的證據(jù)證實(shí)lncRNA 基因變異或異常表達(dá)與精神分裂癥的相關(guān)性。

1 LncRNA 的生物學(xué)特征

LncRNA 是長(zhǎng)度> 200 nt、不編碼蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄本，缺乏開放閱讀框架，在多種層面上以RNA的形式調(diào)控基因的表達(dá)水平［4］。LncRNA 多存在于細(xì)胞核中，在哺乳動(dòng)物大腦、基因組內(nèi)高度表達(dá)，是基因組中含量最為豐富的非編碼RNA［5］。根據(jù)基因組中l(wèi)ncRNA 的位置，可分為基因內(nèi)lncRNA和基因間lncRNA，前者包括內(nèi)含子lncRNA、天然反義轉(zhuǎn)錄子（natural antisense transcript，NAT）、基因調(diào)節(jié)區(qū)lncRNA 等［6］。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA 通過(guò)復(fù)雜的分子機(jī)制參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控以及表觀遺傳調(diào)控等多種調(diào)控途徑，與胚胎發(fā)育、細(xì)胞凋亡、干細(xì)胞分化、免疫調(diào)節(jié)等幾乎全部生理或病理過(guò)程的調(diào)控密切相關(guān)，與多種疾病發(fā)生發(fā)展、診斷、治療相關(guān)［7-8］。腦組織和外周血單核細(xì)胞的基因表達(dá)調(diào)節(jié)有著共同通路，因此在腦組織中高度表達(dá)的lncRNA 在外周血單核細(xì)胞中也有明顯的表達(dá)，通過(guò)外周血單核細(xì)胞檢測(cè)lncRNA 表達(dá)具有可行性和可靠性。LncRNA 的研究方法主要有CRISPR/Cas9、交聯(lián)免疫共沉淀反應(yīng)（CLIP）、RNA純化染色質(zhì)分離技術(shù)（ChIRP）、RNA 測(cè)序（RNA?Seq）、反義寡核苷酸（AOS）、RNA免疫沉淀（RIP）等。

2 LncRNA 影響精神分裂癥發(fā)生發(fā)展

分子生物學(xué)研究顯示，lncRNA 可能通過(guò)以下途徑參與精神分裂癥的發(fā)生：（1）通過(guò)變構(gòu)、支架和重復(fù)元件誘導(dǎo)等方式改變?nèi)旧|(zhì)活性或者參與CpG 島的甲基化過(guò)程，進(jìn)而影響DNA 的結(jié)構(gòu)和表觀遺傳［9-10］；（2）可以和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，抑制RNA聚合酶Ⅱ和蛋白質(zhì)修飾，干擾mRNA 的剪接，形成不同剪接體［11］；（3）與miRNA、circRNA 等RNA 分子相互作用，影響基因表達(dá)豐度、轉(zhuǎn)錄亞型和穩(wěn)定，如利用競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）機(jī)制，通過(guò)“海綿吸附”作用，下調(diào)miRNA 的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)mRNA 的表達(dá)［12-13］。

過(guò)去涉及精神分裂癥的發(fā)生發(fā)展的lncRNA研究主要包括DISC（Disrupted in Schizophrenia）和Gomafu。最開始是精神分裂家系研究人員發(fā)現(xiàn)DISC2 作為一種lncRNA 能夠調(diào)節(jié)DISC1 的表達(dá)，從而直接參與精神分裂癥發(fā)病機(jī)制［14］；隨后，PO?LESSKAYA 等［15］發(fā)現(xiàn)存在于精神分裂癥患者前額葉皮質(zhì)細(xì)胞中的lncRNA，rs6675281，可以有效調(diào)節(jié)DISC2 的表達(dá)，間接影響DISC1 剪切體的表達(dá)，與精神分裂癥發(fā)生密切相關(guān)。LncRNA Gomafu 位于22q12.1，靠近多個(gè)與精神分裂癥相關(guān)的位點(diǎn)，在精神分裂癥患者顳上回和前額葉灰質(zhì)表達(dá)量明顯降低，其功能失調(diào)影響DISCl、v?erb?a 紅白血病病毒癌基因同源物4（v?erb?a erythroblastie leuke?mia viral oncogene homolog 4，ERBB4）剪切模式的調(diào)節(jié)，參與精神分裂癥的發(fā)生與發(fā)展［16］。

近年來(lái)，MENG 等［17］通過(guò)生物信息學(xué)分析在精神分裂癥的著名候選區(qū)域22q11.2 罕見拷貝區(qū)域（CNVs）中鑒定出一個(gè)稱為DGCR5 的lncRNA，從頭突變或差異表達(dá)相關(guān)的蛋白質(zhì)編碼基因；隨后運(yùn)用人誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行DGCR5 敲除和過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)，確定DGCR5 具有調(diào)節(jié)某些精神分裂癥相關(guān)基因的潛在作用，lncRNA DGCR5 參與精神分裂癥發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。胚腹前腦?2（embryonic ventral forebrain?2，EVF?2）又稱為無(wú)遠(yuǎn)端同源盒6 反義1（distal?less horneobox 6 anfisense RNA 1，DLX6?ASl），研究發(fā)現(xiàn)［18-19］EVF?2 通過(guò)反式和順式作用機(jī)制控制DLX、GADl 等基因的表達(dá)，DLX 基因的產(chǎn)物與下皮質(zhì)前體細(xì)胞的遷移、分化密切相關(guān)，GABA 能中間神經(jīng)元可由該細(xì)胞分化，而GAD1 的選擇性剪接和表觀遺傳狀態(tài)能夠?qū)е戮穹至寻Y患者海馬中的GABA 功能障礙，使得海馬及齒狀回中GABA 能中間神經(jīng)元數(shù)量明顯減少，大腦中依賴GABA 的神經(jīng)元回路不能正確形成，間接導(dǎo)致精神分裂癥的發(fā)生。

3 LncRNA 與精神分裂癥臨床癥狀的關(guān)聯(lián)

精神分裂癥臨床癥狀復(fù)雜多樣，目前主要以陽(yáng)性癥狀、陰性癥狀、認(rèn)知功能障礙三大核心癥狀為研究?jī)?nèi)容開展相關(guān)研究。

3.1 LncRNA 與精神分裂癥陽(yáng)性癥狀精神分裂癥的陽(yáng)性癥狀多以妄想、幻覺(jué)、思維混亂、行為異常、感知綜合障礙等表現(xiàn)。對(duì)患有偏執(zhí)型和未分化精神分裂癥女性患者的研究發(fā)現(xiàn)，異常的ln?cRNA 基因甲基化可能會(huì)影響與精神分裂癥相關(guān)的重要編碼基因，同時(shí)高甲基化基因位點(diǎn)的差異可能提示DNA 甲基化控制或調(diào)節(jié)精神分裂癥患者的行為［20］；隨后對(duì)男性患者的研究也有同樣的發(fā)現(xiàn)［21］。CHASE 等［22］和MELBOURNE 等［23］實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明lncRNA TMEVPG1 和lncRNA NRON 的轉(zhuǎn)錄表達(dá)與IL?6 mRNA 表達(dá)之間存在關(guān)聯(lián)，參與促炎細(xì)胞因子基因表達(dá)的調(diào)控并與陽(yáng)性癥狀嚴(yán)重程度相關(guān)。過(guò)往的研究已經(jīng)證明CNVs 會(huì)增加精神分裂癥的風(fēng)險(xiǎn)［24］。HAUBERG 等［25］實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)CNVs中的lncRNA 可能在調(diào)控蛋白編碼基因、神經(jīng)活性受體和鈣信號(hào)通路方面發(fā)揮重要的時(shí)空作用，與精神分裂癥病理機(jī)制有關(guān)；進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)CNV?lncRNA 的共表達(dá)模式在不同的神經(jīng)元發(fā)育以及不同的人體組織類型中得以保留，與陽(yáng)性癥狀有一定相關(guān)。

3.2 LncRNA 與精神分裂癥陰性癥狀精神分裂癥陰性癥狀包括情感反應(yīng)淡漠、注意力難以集中、社會(huì)退宿、思維言語(yǔ)障礙等癥狀?，F(xiàn)階段，lncRNA與精神分裂癥陰性癥狀的相關(guān)性研究還未深入，僅少數(shù)研究人員有所報(bào)道。最近研究顯示lncRNA AC006129.1 在同卵雙胞胎精神分裂癥患者血液中過(guò)表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)基因增加精神分裂癥風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)敲除或沉默AC006129.1的小鼠與對(duì)照組小鼠相比，社會(huì)互動(dòng)減少［26］。SAYAD等［27］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)lncRNA HOX轉(zhuǎn)錄反義基因間RNA（HOTAIR）與神經(jīng)精神疾病存在聯(lián)系，其中rs1899663 可以修改PAX4、SOX、SPZ1 和ZFP281 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合親和力，與情緒障礙和注意力缺陷相關(guān)。同時(shí)，CUI 等［28］通過(guò)基因芯片分析和RT?PCR也發(fā)現(xiàn)在精神分裂癥中有三個(gè)上調(diào)lncRNA的表達(dá)模式與情感障礙相關(guān)。

3.3 LncRNA 與精神分裂癥認(rèn)知功能障礙精神分裂癥認(rèn)知功能障礙涉及記憶力、執(zhí)行能力、信息整合能力、視覺(jué)廣度等多個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域，在疾病早期即可出現(xiàn)，會(huì)遷延整個(gè)病程，與預(yù)后水平相關(guān)。BDNF（腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子）在神經(jīng)元生長(zhǎng)發(fā)育、存活、分化中扮演重要角色，參與神經(jīng)元受損、死亡等病理狀態(tài)的預(yù)防和改善以及損傷神經(jīng)元再生和分化等過(guò)程［29］。LncRNA BDNF?AS 是BDNF 的反義RNA，可調(diào)控BDNF 表達(dá)，有研究報(bào)道，精神分裂癥患者血清中l(wèi)ncRNA BDNF?AS 表達(dá)上調(diào)，BDNF基因表達(dá)下調(diào)，兩者呈負(fù)相關(guān)；LncRNA BDNF?AS 可通過(guò)下調(diào)BDNF 基因表達(dá)降低對(duì)患者的神經(jīng)保護(hù)，導(dǎo)致患者抽象思維能力及執(zhí)行能力降低［30］。此外，Gomafu 基因和DISC1 基因可能在神經(jīng)元發(fā)育、調(diào)節(jié)突觸可塑性等方面發(fā)揮作用，影響精神分裂癥的認(rèn)知功能［31-32］。主要表達(dá)在新皮層發(fā)育期Cajal?Retzius 細(xì)胞高加速區(qū)的lncRNA HAR1，定位在參與神經(jīng)發(fā)育的蛋白質(zhì)編碼基因附近，通過(guò)順式調(diào)節(jié)發(fā)揮作用，與認(rèn)知相關(guān)的reelin 共同表達(dá)，從而影響認(rèn)知功能［33］。LncRNA H19 通過(guò)Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)通路介導(dǎo)海馬神經(jīng)元和突觸體的凋亡，敲減H19 可使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的學(xué)習(xí)和記憶能力得到明顯改善［34］。有研究顯示［35］過(guò)表達(dá)lncRNA SNHG20 的小鼠出現(xiàn)明顯的學(xué)習(xí)記憶功能障礙，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)SNHG20 通過(guò)調(diào)控c?Fos mRNA 的轉(zhuǎn)錄，參與通路下游靶基因，特別是Annexin A2（ANXA2）的水平調(diào)控，進(jìn)而影響認(rèn)知功能。評(píng)估精神分裂癥患者外周血中MALAT1 等lncRNA 的表達(dá)情況［36］，在精神分裂癥患者海馬、額葉皮質(zhì)區(qū)發(fā)現(xiàn)MALAT1 的沉默降低了神經(jīng)元突觸密度，lncRNA MALAT1 可能參與精神分裂癥患者神經(jīng)元突觸的生長(zhǎng)過(guò)程，影響學(xué)習(xí)、記憶，但機(jī)制尚不清楚。

4 LncRNA 與精神分裂癥治療的相關(guān)性

臨床上，精神分裂癥的治療主要是針對(duì)多巴胺受體、5?羥色胺受體和GABA 能受體三大治療靶點(diǎn)，以藥物治療為主。CHEN 等［37］通過(guò)培養(yǎng)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞模擬精神分裂癥患者實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，lncRNA NONHSAT089447 參與多巴胺信號(hào)傳導(dǎo)途徑，具有正反饋?zhàn)饔?，其過(guò)度表達(dá)能夠使得多巴胺受體3、多巴胺受體5 增加，有望成為精神分裂癥新的治療靶點(diǎn)。關(guān)于染色體1p21.3 的生物信息學(xué)分析鑒定出一種新的、表達(dá)于中樞神經(jīng)細(xì)胞的lncRNA，EU358092，一般與MIR?l37 共同表達(dá)，其堿基序列包含多個(gè)與精神分裂癥相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性調(diào)控因子，研究還在人類神經(jīng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)EU358092 的表達(dá)可改變精神活性藥物的效果，表明EU358092 參與精神分裂癥相關(guān)分子途徑的可能［38-39］。小鼠模型實(shí)驗(yàn)顯示，免疫脂質(zhì)體納米復(fù)合物通過(guò)運(yùn)鐵蛋白受體介導(dǎo)的細(xì)胞吞噬作用，可將siRNA 跨過(guò)血腦屏障傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，促使特定靶基因如ncRNA 表達(dá)上調(diào)或下調(diào)［40］。以上研究都表明篩選和識(shí)別精神分裂癥病例中的關(guān)鍵lncRNA，實(shí)施藥物靶向治療精神分裂癥患者在理論上是可行的。

5 總結(jié)和展望

綜上所述lncRNA 會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育產(chǎn)生影響，參與基因調(diào)控過(guò)程，與精神分裂癥發(fā)生發(fā)展、臨床癥狀及治療密切相關(guān)。LncRNA 結(jié)構(gòu)及功能的探索有助于理解精神分裂癥的發(fā)病機(jī)制，還有助于尋找精神分裂癥診斷和預(yù)后評(píng)估的生物標(biāo)志物以及治療靶點(diǎn)。目前對(duì)于lncRNA 與精神分裂癥相關(guān)性的研究仍存在許多不足：首先，精神分裂癥陰性癥狀、預(yù)后評(píng)估等方面，也許是缺乏有價(jià)值的檢測(cè)方法和衡量標(biāo)準(zhǔn)，研究熱度并不高；同時(shí)，研究已證實(shí)精神分裂癥陰性癥狀與認(rèn)知損害之間相互影響，但將二者共同研究的很少。其次，精神分裂癥遺傳異質(zhì)性極強(qiáng)，但大多研究集中在lncRNA 單核苷酸多態(tài)性上，很少考慮與其他基因的共同作用。第三，許多研究樣本量較小，地區(qū)、民族、年齡、性別等納入標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，而目前的研究表明民族、性別等在精神分裂癥上是存在較大差異的，研究結(jié)果的一致性、可重復(fù)性不高。因此，接下來(lái)的研究要在突破和完善以上限制的基礎(chǔ)上加強(qiáng)lncRNA 參與精神分裂癥發(fā)生發(fā)展、臨床癥狀乃至治療的機(jī)制研究，更加深入的揭示ln?cRNA 與精神分裂癥在分子生物學(xué)上的關(guān)聯(lián)，以期能夠早日探索出lncRNA在精神分裂癥中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？傊?，繼續(xù)挖掘lncRNA 及其基因多態(tài)性與精神分裂癥的關(guān)系，對(duì)于精神分裂癥發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)、臨床癥狀的闡明和診斷、治療、預(yù)后評(píng)估等新策略的提出有重大意義。