長鏈非編碼RNA在骨肉瘤相關(guān)信號(hào)通路中的作用研究進(jìn)展

吳禹佳，李媛媛

1陸軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨科，重慶400037；2陸軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院預(yù)防保健科

骨肉瘤是一種常見的骨惡性腫瘤，主要發(fā)生于股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端和肱骨近端，是導(dǎo)致兒童和青少年群體癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一［1］。骨肉瘤起源于原始間充質(zhì)干細(xì)胞，盡管多藥聯(lián)合化療顯著降低了患者的病死率，但由于其潛在的分子機(jī)制尚不清楚，傳統(tǒng)治療的嚴(yán)重不良反應(yīng)、早期轉(zhuǎn)移和化療耐藥性等問題使骨肉瘤患者的總體生存率和無復(fù)發(fā)生存率仍不能令人滿意［2］。尋找骨肉瘤的蛋白質(zhì)編碼基因，有助于為早期診斷、靶向治療和預(yù)測預(yù)后提供生物標(biāo)志物，從而為骨肉瘤引入新的靶向治療方法。非編碼RNA（ncRNA）是一類不具有蛋白質(zhì)編碼功能的RNA，在一定程度上被視為“垃圾”序列，但其能夠通過染色質(zhì)修飾來調(diào)控基因表達(dá)，通過與RNA、DNA和蛋白質(zhì)結(jié)合來調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程，從而發(fā)揮生物學(xué)功能［3-4］。長鏈非編碼RNA（lncRNA）是一類轉(zhuǎn)錄本長度大于200個(gè)核苷酸的ncRNA，研究證實(shí)，lncRNA不僅在調(diào)控許多病理生理過程中發(fā)揮重要作用，而且還參與了癌癥的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移，此外，部分lncRNA可作為生物標(biāo)志物，能作為獨(dú)立的預(yù)后指標(biāo)和治療靶點(diǎn)，在疾病的診斷、治療和監(jiān)測方面具有重要價(jià)值［5］。近期研究表明，lncRNA在骨肉瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移過程中參與多種信號(hào)通路的調(diào)控，從而影響細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等生物學(xué)功能［6-7］?，F(xiàn)就lncRNA在骨肉瘤相關(guān)信號(hào)通路中的研究進(jìn)展綜述如下。

1 lncRNA在Wnt/β-catenin信號(hào)通路中的作用

Wnt/β-catenin信號(hào)通路是一條存在于多細(xì)胞真核生物中高度保守的信號(hào)通路，參與直腸癌、前列腺癌、乳腺癌等多種腫瘤細(xì)胞的增殖、分化和遷移過程，抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路可抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［8］。研究顯示，骨肉瘤組織中存在Wnt/β-catenin信號(hào)通路的高度激活。ERDOGAN等［9］報(bào)道，在70例骨肉瘤組織中，51例（73%）表現(xiàn)出下游轉(zhuǎn)錄子β-catenin的積累，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與T細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子或淋巴增強(qiáng)因子結(jié)合，從而激活核內(nèi)靶基因的表達(dá)。研究顯示，與正常組織相比，骨肉瘤細(xì)胞中miR-340-5p、miR-183、miR-370等lncRNA的表達(dá)水平明顯降低；過表達(dá)miR-340-5p、miR-183、miR-370后，Wnt/β-catenin信號(hào)通路被激活［10］。推測lncRNA在Wnt/β-catenin信號(hào)通路中的作用為：一方面通過招募RNA結(jié)合蛋白與mRNA結(jié)合來穩(wěn)定β-catenin，從而競爭性阻斷miRNA與mRNA的結(jié)合；另一方面可能與DNA結(jié)合，調(diào)節(jié)基因表達(dá)并抑制Wnt通路抑制因子的表達(dá)［11］，從而起到抑制細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、降低骨肉瘤惡性程度的作用。

HUANG等［12］在骨肉瘤組織和骨肉瘤細(xì)胞系MG63、HOS中發(fā)現(xiàn)，lncRNA BE503655高表達(dá)與腫瘤Enneking分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、組織學(xué)分級(jí)呈正相關(guān)，并伴有Wnt/β-catenin信號(hào)通路的激活；沉默BE503655表達(dá)后，β-catenin及其靶基因c-myc、基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP-2）和細(xì)胞周期蛋白D（Cyclin D）表達(dá)隨之降低，有助于抑制腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。XIA等［13］發(fā)現(xiàn)，lncRNA CAT104在骨肉瘤細(xì)胞系MG63和OS-732中顯著升高，并參與調(diào)控Wnt/βcatenin信號(hào)通路，采用siRNA干擾CAT104表達(dá)，可通過下調(diào)miR-381及其下游靶基因ZEB1表達(dá)對(duì)JNK和Wnt/β-catenin信號(hào)通路起到抑制作用，進(jìn)而抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。JIANG等［14］發(fā)現(xiàn)，骨肉瘤組織和細(xì)胞系U2OS、MG63中l(wèi)ncRNA SNHG1表達(dá)上調(diào)，并與腫瘤大小、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)；進(jìn)一步探討其作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)SNHG1可通過miR-577和WNT2B激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞增殖、遷移和體內(nèi)腫瘤的生長。KONG等［15］報(bào)道，骨肉瘤組織中l(wèi)ncRNA LSINCT5高表達(dá)，且LSINCT5水平越高，預(yù)后越差；LSINCT5通過部分抑制APC（Wnt/β-catenin信號(hào)通路抑制劑）在骨肉瘤細(xì)胞中的表達(dá)而發(fā)揮致癌作用，相反，沉默LSINCT5可促進(jìn)APC轉(zhuǎn)錄，從而在體內(nèi)外抑制細(xì)胞增殖、遷移和腫瘤生長。DAI等［16］報(bào)道，在骨肉瘤患者中，高水平lncRNA ITGB2-AS1提示預(yù)后不良；使用含shRNA的慢病毒在MG63和U2OS細(xì)胞系中沉默ITGB2-AS1表達(dá)，可通過降低Wnt/β-catenin信號(hào)通路相關(guān)蛋白β-catenin、Cyclin D1、c-myc的表達(dá)來抑制腫瘤細(xì)胞增殖和遷移。曹亞偉等［17］研究顯示，lncRNA LOC730101在骨肉瘤組織中表達(dá)上調(diào)，且其表達(dá)水平升高與腫瘤高分期、遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移和患者5年生存期短密切相關(guān)；下調(diào)LOC730101表達(dá)后，骨肉瘤U2OS細(xì)胞中β-catenin蛋白和下游靶蛋白Cyclin D1、c-myc、MMP-7表達(dá)水平均明顯降低，表明下調(diào)LOC730101表達(dá)可以抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路的活化從而抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。JIA等［18］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA C2dat1在骨肉瘤細(xì)胞MG63和OS-732中的表達(dá)水平較正常對(duì)照組升高，通過shRNA抑制C2dat1可導(dǎo)致細(xì)胞活力及遷移、侵襲能力下降，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，其潛在機(jī)制可能是C2dat1通過分泌miRNA-34a-5p而與Wnt/β-catenin信號(hào)通路相關(guān)聯(lián)。

多種lncRNA通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路作用于骨肉瘤細(xì)胞，而抑制該途徑活化可抑制細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，被認(rèn)為是骨肉瘤治療的重要策略，針對(duì)Wnt/β-catenin信號(hào)通路的進(jìn)一步研究，會(huì)為骨肉瘤的臨床診療開拓新的思路，提供更多可能的分子作用靶點(diǎn)。

2 lncRNA在Notch信號(hào)通路中的作用

Notch信號(hào)通路是一種進(jìn)化保守的信號(hào)通路，在骨發(fā)育、細(xì)胞增殖、分化、凋亡和腫瘤血管生成等過程中發(fā)揮重要作用，該通路與骨肉瘤的增殖、分化和耐藥性等密切相關(guān)［19］。JI等［20］報(bào)道，Notch通路是阿霉素誘導(dǎo)骨肉瘤細(xì)胞凋亡和抑制細(xì)胞增殖的重要信號(hào)通路，siRNA介導(dǎo)的Notch基因敲除后，阿霉素對(duì)143B骨肉瘤細(xì)胞的活力和凋亡的影響明顯減弱。MA等［21］研究顯示，Notch信號(hào)通路與Wnt信號(hào)通路的失活具有協(xié)同作用，使Saos-2細(xì)胞對(duì)甲氨蝶呤敏感而致凋亡，Notch和Wnt信號(hào)通路的小分子或化學(xué)阻斷劑或能夠有效治療骨肉瘤患者。此外，還有研究顯示，Notch1表達(dá)升高的骨肉瘤患者對(duì)順鉑治療更敏感，并在體外MG63和Saos-2細(xì)胞系中證實(shí)了這一現(xiàn)象［22］。

lncRNA對(duì)Notch信號(hào)通路具有廣泛調(diào)節(jié)作用。SUN等［23］報(bào)道，lncRNA HULC表達(dá)升高與骨肉瘤的發(fā)生顯著相關(guān)，且HULC高表達(dá)與骨肉瘤患者較短的總生存期呈正相關(guān)，沉默HULC表達(dá)可抑制細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡；進(jìn)一步研究顯示，HULC作為miR-122的內(nèi)源性吸附因子，沉默HULC可通過上調(diào)miR-122而發(fā)揮滅活Notch信號(hào)通路的作用，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞的生長和侵襲［24］。ZHOU等［25］報(bào)道，lncRNA SNHG12在骨肉瘤組織和143B、U2OS細(xì)胞系中的表達(dá)顯著升高，SNHG12高表達(dá)與骨肉瘤患者的不良預(yù)后相關(guān)，下調(diào)SNHG12通過阻滯細(xì)胞周期G0/G1期的進(jìn)展而抑制細(xì)胞侵襲和遷移能力，從而抑制細(xì)胞增殖；進(jìn)一步分析其機(jī)制顯示，SNHG12作為內(nèi)源競爭RNA（ceRNA），通過吸附miRNA-195-5p調(diào)節(jié)Notch2在骨肉瘤中的表達(dá)，而Notch2在激活Notch信號(hào)通路中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

Notch信號(hào)通路在骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，但由于選擇不同的細(xì)胞系或阻斷劑，該信號(hào)通路與骨肉瘤關(guān)系的研究結(jié)論尚存在較大的爭議［26］，隨著分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)和藥理學(xué)等方面的研究進(jìn)一步深入，Notch信號(hào)通路的具體作用機(jī)制終將被闡明，作為個(gè)體化靶向治療方案的Notch信號(hào)通路相關(guān)lncRNA必定具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 lncRNA在PI3K/AKT信號(hào)通路中的作用

PI3K/AKT信號(hào)通路對(duì)維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)非常重要，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、自噬、增殖等方面發(fā)揮重要作用，被認(rèn)為是人類腫瘤中最重要的致癌途徑之一，涉及多種腫瘤類型，并且越來越多的證據(jù)表明，PI3K/AKT信號(hào)通路失調(diào)對(duì)骨肉瘤細(xì)胞具有多重作用，除了影響細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移外，還能影響細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)，并對(duì)腫瘤血管的生成、化療耐藥起作用［27］。研究表明，抑制PI3K/AKT信號(hào)通路可誘導(dǎo)骨肉瘤干細(xì)胞G0/G1細(xì)胞周期停滯和凋亡［28］；過表達(dá)miR-134可顯著抑制AKT活化，以及細(xì)胞核抗原表達(dá)，使血管內(nèi)皮生長因子（VEGFA）、血管內(nèi)皮生長因子受體1（VEGFR1）表達(dá)明顯下調(diào)，從而抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖和血管生成［29］。

目前研究證實(shí)，PI3K/AKT信號(hào)通路相關(guān)ln?cRNA在骨肉瘤細(xì)胞內(nèi)存在差異性表達(dá)，與骨肉瘤發(fā)生發(fā)展程度及化療耐藥性密切相關(guān)。CHEN等［30］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA MALAT1在骨肉瘤組織和細(xì)胞系中顯著高表達(dá)，MALAT1過表達(dá)有助于細(xì)胞的增殖、遷移；機(jī)制上，MALAT1競爭性地與miRNA-129-5p結(jié)合，阻斷其介導(dǎo)的RET降解，導(dǎo)致RET的積聚升高而觸發(fā)PI3K/AKT信號(hào)通路的激活。LIU等［31］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA LINC00968在骨肉瘤細(xì)胞系Saos-2、143B中表達(dá)水平升高，且過表達(dá)LINC00968的細(xì)胞具有增殖和遷移能力增強(qiáng)的特點(diǎn)，用shRNA沉默LINC00968可通過抑制PI3K/AKT信號(hào)通路而對(duì)細(xì)胞的生長、遷移和侵襲起到抑制作用。SONG等［32］報(bào)道，lncRNA OIP5-AS1通過吸附miR-340-5p誘導(dǎo)PI3K/AKT信號(hào)通路失調(diào)，在骨肉瘤中引起順鉑耐藥。

PI3K/AKT信號(hào)通路是細(xì)胞中重要的信號(hào)傳導(dǎo)通路，參與調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、轉(zhuǎn)移和凋亡過程，近年來，隨著對(duì)PI3K/AKT信號(hào)通路相關(guān)lncRNA研究的深入和新的lncRNA的發(fā)現(xiàn)，特異性表達(dá)的lncRNA將為骨肉瘤的診斷提供線索，并進(jìn)一步提高骨肉瘤診斷和治療的可能性。

4 Hedgehog信號(hào)通路

Hedgehog信號(hào)通路在人類胚胎發(fā)育過程中起著調(diào)控細(xì)胞增殖和組織分化的重要作用，該通路異常活化與眾多惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［33］。童未來等［34］報(bào)道，骨肉瘤組織中Hedgehog信號(hào)通路相關(guān)蛋白IHH、PTCH、SMO和Gli1異常高表達(dá)，提示Hedgehog信號(hào)通路可能在骨肉瘤細(xì)胞的增殖、侵襲過程中起重要作用。CHAN等［35］報(bào)道，p53雜合子背景小鼠在Hedgehog信號(hào)通路額外激活后，早在7個(gè)月時(shí)就容易發(fā)生骨肉瘤，并伴有致癌基因Yap1和lncRNA H19顯著升高；抑制Hedgehog信號(hào)通路可降低Yap1表達(dá)，而敲除Yap1可抑制腫瘤進(jìn)展。但目前關(guān)于骨肉瘤發(fā)病中Hedgehog信號(hào)通路及其相關(guān)lncRNA的研究較少，普遍存在樣本量偏小的不足，在今后的研究中需要多中心大樣本量來進(jìn)一步探究Hedgehog信號(hào)通路在骨肉瘤中的作用和機(jī)制。

lncRNA通過調(diào)控Wnt/β-catenin、Notch、PI3K/AKT、Hedgehog信號(hào)通路參與骨肉瘤的發(fā)生、遷移、侵襲和化療耐藥性，在腫瘤診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物方面具有廣闊的研究前景?？紤]到lncRNA的多種潛在能力，為我們研究骨肉瘤提供了眾多新的視角，并可能在未來引入新的靶向治療方法。lncRNA治療骨肉瘤的臨床應(yīng)用仍處于探索階段，面臨諸多困難：首先，骨肉瘤發(fā)生發(fā)展的確切機(jī)制有待進(jìn)一步闡明；其次，缺乏高質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫以及研究手段和技術(shù)的限制，大多數(shù)lncRNA在骨肉瘤中的分子機(jī)制尚未完全明確；第三，要將實(shí)驗(yàn)研究轉(zhuǎn)化為臨床，需要更好的動(dòng)物模型和更多的臨床試驗(yàn)。這些困難仍然需要研究者不斷努力，以便盡早揭示lncRNA和相關(guān)信號(hào)通路在骨肉瘤中的作用機(jī)制，提高骨肉瘤的診治水平。