TUG1在骨肉瘤發(fā)病中的作用的研究進(jìn)展△

移 窮，劉眾成，路 凡，夏亞一

（蘭州大學(xué)第二醫(yī)院骨科，甘肅蘭州 730030）

骨肉瘤（osteosarcoma,OS）是青少年和兒童中最常見的原發(fā)性惡性骨腫瘤，占骨惡性腫瘤的20%［1］。在人群中，骨肉瘤的總發(fā)病率為每年0.2～3/10萬(wàn)，15～19歲的人群中發(fā)病率為每年0.8～11/10萬(wàn)［2］。骨肉瘤有2個(gè)發(fā)病高峰，分別為24歲以下和60歲以上。年輕患者以原發(fā)性骨肉瘤為主，多位于長(zhǎng)骨干骺端，例如股骨的遠(yuǎn)端和脛骨的近端等。老年患者以繼發(fā)性骨肉瘤多見，多位于曾有放射史或者潛在骨異常相關(guān)疾?。ㄈ缗寮毓遣。┑闹休S骨［3］。另外，骨肉瘤發(fā)生早期轉(zhuǎn)移比較常見，肺部是轉(zhuǎn)移最多的部位，約20%的患者在首次診斷時(shí)發(fā)現(xiàn)已合并肺轉(zhuǎn)移［4］。目前，新輔助化療、手術(shù)切除和術(shù)后輔助化療是骨肉瘤常用的治療方法［5］。盡管對(duì)骨肉瘤的研究與治療取得了許多進(jìn)展，但由于原發(fā)性骨肉瘤切除后局部復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，患者的5年生存率并沒有發(fā)生顯著變化［6］。因此，對(duì)骨肉瘤發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)分子機(jī)制進(jìn)行深入研究，找尋骨肉瘤治療的新的、更加有效的治療靶點(diǎn)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

長(zhǎng)鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一類長(zhǎng)度＞200個(gè)核苷酸的非編碼RNA，在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上影響轉(zhuǎn)錄、RNA加工和翻譯過(guò)程［7］。在人類腫瘤中，許多l(xiāng)ncRNA被認(rèn)為具有原癌基因或抑癌基因的作用［8］。近年來(lái)，關(guān)于各種lncRNA影響腫瘤進(jìn)展的內(nèi)在機(jī)制，已然成為了廣泛關(guān)注的問(wèn)題。

?；撬嵘险{(diào)基因1（taurine upregulated 1,TUG1）是一個(gè)位于人類染色體22q12.2上的長(zhǎng)度為7.1 kb的lncRNA，其最早在經(jīng)過(guò)?；撬崽幚淼男∈笠暰W(wǎng)膜細(xì)胞中檢測(cè)到上調(diào)，沉默TUG1會(huì)抑制小鼠視網(wǎng)膜的發(fā)育［9］。后續(xù)研究證實(shí)，TUG1也在某些腫瘤中表達(dá)上調(diào)，發(fā)揮原癌基因的作用，如乳腺癌、尿路上皮癌和食管鱗狀細(xì)胞癌等。相反，TUG1在非小細(xì)胞肺癌中表達(dá)下調(diào)，被認(rèn)為是抑癌基因［10］。這些證據(jù)表明，TUG1的異常表達(dá)與多種腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切。研究發(fā)現(xiàn)，TUG1在骨肉瘤組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，參與骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展［11］。本文通過(guò)歸納近年來(lái)與TUG1有關(guān)的骨肉瘤研究，總結(jié)TUG1影響骨肉瘤細(xì)胞生物學(xué)行為和化療耐藥的內(nèi)在分子機(jī)制，探討TUG1在骨肉瘤診斷和預(yù)后判斷中的潛在臨床價(jià)值，以期對(duì)將來(lái)骨肉瘤的相關(guān)研究提供參考與幫助。

1 TUG1與骨肉瘤細(xì)胞生物學(xué)行為的關(guān)系

lncRNA影響疾病進(jìn)展的機(jī)制十分復(fù)雜多樣，其中，競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）理論已在世界范圍內(nèi)廣泛接受。lncRNA可以作為內(nèi)源性microRNA（miRNA）的“分子海綿”（molecular sponge），競(jìng)爭(zhēng)性地與miRNA結(jié)合，負(fù)性調(diào)控miRNA，進(jìn)而影響miRNA的靶基因的表達(dá)［12］。作為一種lncRNA，TUG1主要通過(guò)ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)某些miRNA和相關(guān)信號(hào)通路，從而影響骨肉瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為。

1.1 TUG1與骨肉瘤細(xì)胞增殖的關(guān)系

已經(jīng)證實(shí)，在骨肉瘤細(xì)胞中，miR-212過(guò)表達(dá)通過(guò)調(diào)控其下游靶基因抑制細(xì)胞增殖［13］。研究指出，TUG1作為“分子海綿”直接結(jié)合miRNA-212-3p，下調(diào)骨肉瘤細(xì)胞中 miRNA-212-3p 的表達(dá)［8，14］。叉頭盒蛋白 A1（forkhead box protein A1,FOXA1）是miRNA-212-3p的靶基因，TUG1通過(guò)調(diào)控miRNA-212-3p/FOXA1軸，促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞增殖［14］。另外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，與性別決定相關(guān)的高遷移率基因群4（SRY-related high-mobility group box Y-box 4,SOX4）是miR-132-3p的靶基因，TUG1可作為miR-132-3p的ceRNA，抑制miR-132-3p的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)SOX4，增強(qiáng)骨肉瘤細(xì)胞的增殖能力［15］。

PNF2（profilinn 2）是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中常見的蛋白原之一，其對(duì)結(jié)直腸癌進(jìn)展具有促進(jìn)作用［16］。Zhao等［17］發(fā)現(xiàn)，miR-140-5p是TUG1調(diào)控PFN2的靶點(diǎn)，TUG1過(guò)表達(dá)能夠下調(diào)miR-140-5p，增加PFN2表達(dá)，從而促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞增殖。

1.2 TUG1與骨肉瘤細(xì)胞凋亡的關(guān)系

2級(jí)POU結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子1（POU domain class 2 transcription factor,POU2F1）是位于染色體1q24上的一種常見的轉(zhuǎn)錄因子，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)組蛋白H2B和核內(nèi)小RNA（snRNAs）等管家基因參與細(xì)胞分化和增殖，也通過(guò)調(diào)節(jié)組織特異性靶基因表達(dá)參與免疫和炎癥過(guò)程［18，19］。Xie 等［6］研究表明，沉默 POU2F1后，骨肉瘤細(xì)胞的增殖和集落形成受到抑制，細(xì)胞周期被阻滯于G0/G1期，細(xì)胞凋亡增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，POU2F1是miR-9-5p的靶基因，TUG1作為ceRNA，與miR-9-5p結(jié)合，從而抑制miR-9-5p的表達(dá)，上調(diào)POU2F1的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡［6］。

1.3 TUG1與骨肉瘤侵襲的關(guān)系

Wang等［20］研究發(fā)現(xiàn)，TUG1參與骨肉瘤細(xì)胞的侵襲過(guò)程，敲除TUG1后，骨肉瘤細(xì)胞的侵襲能力顯著下降。研究其內(nèi)在分子機(jī)制表明，TUG1通過(guò)下調(diào)miR-153，對(duì)骨肉瘤細(xì)胞的侵襲起到促進(jìn)作用。Li等［8］發(fā)現(xiàn)，TUG1也能夠通過(guò)抑制miR-212-3p表達(dá)，上調(diào)腫瘤侵襲中的關(guān)鍵酶MMP2和MMP9的水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)骨肉瘤細(xì)胞侵襲的促進(jìn)作用。

RUNX2（runt-related transcription factor 2） 是RUNX轉(zhuǎn)錄因子家族的一員，在骨骼發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用。Sheng等［21］研究發(fā)現(xiàn)，在骨肉瘤細(xì)胞中，RUNX2位于TUG1的下游，過(guò)表達(dá)TUG1能夠上調(diào)RUNX2，促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞遷移和侵襲。

PIK3CA是磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K）的基因家族成員之一，在骨肉瘤組織中高表達(dá)［22］。Li等［23］研究發(fā)現(xiàn)，TUG1 通過(guò)ceRNA的作用下調(diào)miR-219a-5p，并導(dǎo)致PIK3CA的上調(diào)，進(jìn)而激活了PI3K/Akt信號(hào)通路，從而對(duì)骨肉瘤細(xì)胞的遷移和侵襲起到促進(jìn)作用。

ROCK1（rho-associated coiled-coilcontaining protein kinase 1）是一種與惡性腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲相關(guān)的蛋白。研究證實(shí)，在骨肉瘤細(xì)胞中，TUG1作為ceRNA下調(diào)miR-335-5p，進(jìn)而增加ROCK1的表達(dá)，促進(jìn)ROCK1介導(dǎo)的細(xì)胞的遷移和侵襲［4］。

1.4 TUG1與骨肉瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系

缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α）是一種由腫瘤內(nèi)缺氧微環(huán)境誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子，與腫瘤血管生成、轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng)密切相關(guān)［24］。Yu等［25］研究發(fā)現(xiàn)，TUG1可以與miR143-5p結(jié)合，并調(diào)節(jié)其靶基因HIF-1α的表達(dá)，從而促進(jìn)骨肉瘤的侵襲與血管形成。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，將TUG1基因敲除的骨肉瘤細(xì)胞注入裸鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)腫瘤較對(duì)照組體積小，腹膜和肺轉(zhuǎn)移的腫瘤結(jié)節(jié)少，進(jìn)一步說(shuō)明了TUG1對(duì)骨肉瘤轉(zhuǎn)移的重要作用。

Zeste增強(qiáng)子同源物2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2）與多種癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)［26］。Cao 等［27］研究發(fā)現(xiàn)，EZH2是miR-144-3p的靶基因，TUG1通過(guò)抑制miR-144-3p，正向調(diào)控EZH2，進(jìn)而激活Wnt/β-catenin通路。TUG1通過(guò) miR-144-3P/EZH2/Wnt/β-catenin軸調(diào)控骨肉瘤細(xì)胞的遷移和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition,EMT），參與骨肉瘤的轉(zhuǎn)移。

2 TUG1與骨肉瘤耐藥

順鉑、阿霉素和甲氨蝶呤等是骨肉瘤患者化療的常用藥物，然而，這些藥物的耐藥十分常見，造成患者的腫瘤復(fù)發(fā)［28］。因此，研究骨肉瘤細(xì)胞化療耐藥的內(nèi)在機(jī)制，有助于發(fā)現(xiàn)克服藥物耐藥性的靶點(diǎn)，提高患者的化療效果。

與對(duì)照組相比，TUG1在骨肉瘤順鉑耐藥細(xì)胞系（Saos-2/DDP，MG-63/DDP）和阿霉素耐藥細(xì)胞系（Saos-2/Dox，MG-63/Dox） 中表達(dá)顯著上調(diào)［1，29］。敲除 TUG1后，Saos-2/DDP和 MG-63/DDP細(xì)胞中MET和磷酸化Akt水平降低，MET/Akt信號(hào)通路受到抑制，細(xì)胞凋亡增加，順鉑耐藥性顯著降低［29］。Hu等［1］發(fā)現(xiàn)，虎杖苷干預(yù)后，Saos-2/Dox和MG-63/Dox細(xì)胞的TUG1表達(dá)下降，磷酸化Akt水平也被下調(diào)，細(xì)胞增殖受到抑制，細(xì)胞凋亡則明顯增加。這些研究表明，TUG1在骨肉瘤細(xì)胞的化療耐藥發(fā)揮重要作用，以TUG1作為治療靶點(diǎn)，有望在減少骨肉瘤化療耐藥方面取得新的突破。

3 TUG1在骨肉瘤中臨床意義

研究發(fā)現(xiàn)，TUG1表達(dá)水平與骨肉瘤的腫瘤大小、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、TNM分期和Enneking外科分期顯著相關(guān)。與TUG1低表達(dá)的骨肉瘤患者相比，高表達(dá)患者的總體生存率低，無(wú)進(jìn)展生存期短，顯示出更差的預(yù)后［4，21，25，27］。Ma 等［30］發(fā)現(xiàn)，術(shù)后患者的血漿TUG1表達(dá)水平較術(shù)前明顯降低，而進(jìn)展期或者復(fù)發(fā)患者血漿TUG1水平明顯升高，這表明TUG1表達(dá)水平的變化也與骨肉瘤患者的疾病狀態(tài)有關(guān)。該研究還發(fā)現(xiàn)，TUG1在區(qū)分骨肉瘤和健康個(gè)體方面也具有一定的診斷價(jià)值。因此，未來(lái)TUG1可能成為一個(gè)有前景的生物學(xué)標(biāo)志物，在骨肉瘤診斷和預(yù)后判斷方面發(fā)揮作用。

綜上所述，TUG1是一種新發(fā)現(xiàn)的lncRNA，通常在骨肉瘤組織和細(xì)胞中高表達(dá)，表現(xiàn)出癌基因的功能。TUG1主要作為ceRNA，調(diào)控相關(guān)靶基因和信號(hào)通路，影響骨肉瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。此外，TUG1還影響了骨肉瘤細(xì)胞對(duì)順鉑和阿霉素的耐藥性，下調(diào)TUG1也許是未來(lái)降低骨肉瘤耐藥性的一種可能途徑。在臨床上，TUG1表達(dá)水平與骨肉瘤患者的疾病狀態(tài)和不良預(yù)后相關(guān)，以它作為生物標(biāo)志物進(jìn)行骨肉瘤診斷和預(yù)后判斷，或許能對(duì)精準(zhǔn)醫(yī)療的實(shí)施提供幫助。在治療方面，沉默TUG1已經(jīng)在骨肉瘤動(dòng)物模型上顯示出有前景的治療效果［25］。在未來(lái)，以TUG1作為骨肉瘤的治療靶點(diǎn)，研發(fā)相關(guān)藥物，可能是改善骨肉瘤治療效果的一種有效途徑。然而，目前對(duì)于TUG1與骨肉瘤發(fā)生、發(fā)展的分子機(jī)制尚未完全闡明，其上下游基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍需要進(jìn)一步完善。另外，TUG1在骨肉瘤自噬、表觀遺傳學(xué)等方面研究尚未見報(bào)道，將來(lái)在這些領(lǐng)域進(jìn)一步深入研究，能夠更加明確TUG1參與骨肉瘤發(fā)生、發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制，擴(kuò)展骨肉瘤的治療思路，造福眾多的骨肉瘤患者。