多發性骨髓瘤非編碼RNA的研究進展

紀 偉， 吳洪坤， 周 琳

（第二軍醫大學長征醫院實驗診斷科，上海 200003）

多發性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一個復雜的血液惡性腫瘤，其特點是骨髓中漿細胞的異常克隆增殖[1]。MM為第二大常見血液疾病，占血液腫瘤的10%[2]。MM的發病是一個逐步演化的過程，從最初的意義不明的單克隆丙球蛋白病（monoclonal gammopathy of undetermined significance，MGUS）到冒煙型、髓內MM，最后演化為非骨髓MM /漿細胞白血病（plasma cell leukemia，PCL）[3]。骨髓瘤的診斷標準包括骨髓中至少有10%的骨髓瘤細胞，血液和尿液中有單克隆免疫球蛋白，骨髓瘤相關的終末器官和組織損傷（包括高鈣血癥、腎功能障礙、貧血、免疫缺陷和骨質破壞）[1]。在臨床治療中，盡管免疫調節因子（來那度胺、泊馬度胺）或蛋白酶體抑制劑（硼替佐米、卡非佐米）等新興療法顯著提高了患者的治療反應率和總體生存率，但MM仍然不可治愈[4]。

人類基因組計劃顯示，至少90%的人類基因組轉錄RNA，但是只有不到2%的RNA編碼蛋白質[5-6]。非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）是一類沒有或很少有蛋白質合成能力的RNA，其中包括核糖體RNA（rRNA）、轉運RNA（tRNA）、微小RNA（microRNA，miRNA）和長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）等。miRNA是一種短非編碼RNA，長度為20～24個核苷酸，可以抑制翻譯或降解mRNA[7]。miRNA通過參與基因表達控制多種生物過程如細胞生長、分化、發育和細胞凋亡[8]。在多種疾病中，有些miRNA分子目前被認為是促癌基因或抑癌基因。lncRNA長度超過200個核苷酸[9-10]，其功能是作為重要的監管者，參與轉錄時基因的調控、轉錄后表觀遺傳水平的表達[9-11]，并參與多種疾病的生物學過程[12]。我們圍繞lncRNA在MM的生物學功能、臨床參數以及治療應用等方面進行綜述。

1 ncRNA在MM分子發病機制中的作用

miRNA在MM中的漿細胞分化發育、信號通路分子、骨髓微環境調控表觀遺傳等方面發揮重要的調控作用。一項針對正常人、MGUS和MM患者的研究發現，骨髓漿細胞中部分異常表達的miRNA分子與MM的進展密切相關，特別是在MGUS 和 MM患者中，miRNA-181、miRNA-106b～25原癌簇 （miRNA-93、miRNA-106b和miRNA-25）以及miRNA-21的表達水平明顯上調，在MM樣本中，只有miRNA-32和miRNA-17～92簇，尤其是miRNA-19a和miRNA-19b的表達明顯上調。這些miRNA分子可能通過參與漿細胞的功能調節在MM的疾病進展中發揮調控作用[13]。

此外，miRNA分子通過調控抑癌基因P53腫瘤蛋白（tumor protein P53，TP53）網絡在骨髓細胞增殖和分化中起關鍵作用。miRNA-25和miRNA-30d在MM患者中的表達水平高于健康人群，并且TP53的表達水平與這2個miRNA的表達水平呈顯著負相關。當抑制這2個miRNA功能時，可以顯著提高TP53表達水平，增強骨髓細胞凋亡。在MM中miRNA-192和miRNA-215通過靶向胰島素生長因子（insulin-like growth factor，IGF）信號通路防止漿細胞遷移到骨髓中。在MM中，常存在13q14染色體的缺失，miRNA-15a和miRNA-16位于該區域，這2個miRNA分子通過靶向調控蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）、核糖體蛋白S6、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）活化因子有絲分裂原激活蛋白3激酶（mitogenactivated protein 3 kinase，MAP3K）和三磷酸肌醇（inositol trisphosphate，IP3）來調控骨髓細胞增殖和生長[14]。進一步的體內外實驗表明，其能抑制MM細胞導致的內皮細胞生長和毛細血管的形成，抑制MM細胞在骨髓微環境中的遷移和增殖，對逆轉骨髓基質細胞有促進作用，從而發揮抗MM作用。

表觀遺傳畸變，包括DNA甲基化和/或組蛋白修飾，已成為miRNA異常調節的主要原因[15-17]。以MM患者為研究對象，采用甲基化聚合酶鏈反應分析4個miRNA分子的甲基化，結果發現在啟動子區超甲基化的miRNA-34a和miRNA-124-1在MM的發病機制和疾病進展中并不像在其他疾病中那樣發揮作用，相反在復發或進展患者中常常發現抑癌基因miRNA-34b被表觀遺傳沉默。而miRNA-203的甲基化則出現在骨髓發病早期，通過靶向環磷酸腺芳反應元件結合蛋白-1（cyclic AMP response element-binding protein-1，CREB-1）來抑制細胞增殖[18]。有研究探討復發或難治性患者中的miRNA的甲基化狀態，發現miRNA-152、miRNA-10b-5p和miRNA-34c-3p存在超甲基化調控，且在MM中表達水平下調，當去甲基化或過表達上述miRNA分子時，發現可以誘導細胞凋亡，抑制細胞增殖，并能下調這些miRNA分子的靶基因—DNA甲基轉移酶1（DNA methyctransferace 1，DNMT1）、E2F轉錄因子3（E2F transcription factor 3，E2F3）、β-轉導重復相容蛋白（beta-transducin repeat containing，BTRC）和Myc結合蛋白（Myc-binding protein，MYCBP）的表達水平[19]。

除了畸變的DNA甲基化，在MM患者中通過組蛋白修飾調節的miRNA也有報道。有t（4；14）突變的MM患者，miRNA-126的下調是通過MM MSE結合域蛋白（multiple myeloma SET domain，MMSET）的染色修飾來進行的，導致c-Myc上調，加強MM細胞的擴散[20]。

近年來，lncRNA在MM的分子發病機制中的作用逐漸被重視。最近有文獻報道，在一項關于20例MGUS患者、33例冒煙型MM患者、170例MM患者、36例髓外MM和9名健康人群的研究中，運用一種新的微陣列方法來檢測lncRNA在漿細胞的表達，結果發現相比于正常對照組，有31例MM患者樣本中lncRNA異常表達，其中肺腺癌轉移相關轉錄子1（metastasisassociated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）在MM患者中顯著上調，進一步分析發現該分子與多種信號分子途徑密切相關，可以調節細胞增殖，涉及細胞周期調控、P53調節的DNA損傷反應和miRNA的成熟過程。短暫的MALAT1過表達還可增強MM細胞的增殖和裸小鼠腫瘤的形成[21-22]。另外，還發現有21個lncRNA的表達在漿細胞惡性階段逐步下調，提示這些lncRNA可能在疾病的進展中起一定的作用[23]，但有關lncRNA在漿細胞惡性疾病中的作用和意義研究則較為少見。

2 ncRNA在 MM患者臨床預后中的作用

有研究表明，除了在分子發病機制中的作用外， miRNA還在分析臨床參數如危險分層和生存期方面等存在一定的應用價值，miRNA-15a和miRNA-16在國際分期系統（international staging system，ISS） Ⅲ期MM患者中表達水平顯著降低，然而在ISS Ⅰ和ISS Ⅱ期的MM患者中表達水平明顯升高[24]。與此相反，miRNA-181a和miRNA-181b在ISS Ⅱ和ISS Ⅲ期患者中則表達較高[14]。miRNA-886-5p、miRNA-17和miRNA-18a表達高的MM患者總體生存期更短。因此，miRNA-866-5p、miRNA-17和miRNA-18a可以對預后進行分層，進一步提升基于ISS和熒光標記的原位雜交技術（fluorescence in situ hybridization，FISH）的骨髓瘤疾病危險分層的敏感性[25]。最近的研究發現，循環miRNA分子具有作為新型生物標志物的潛力。與健康人的血漿相比，6個miRNA（miRNA-148a、miRNA-181a、miRNA-20a、miRNA-221、miRNA-625和miRNA-99b）在MM患者血漿中的表達水平顯著上調。miRNA-1308和miRNA-720對MM和MGUS具有一定的鑒別診斷作用[26]。血清中miRNA-34a和let-7e組合應用可以鑒別診斷正常人群和MM患者，敏感性為80.6%，特異性為86.7%。miRNA-744和let-7e表達低的MM患者總體生存期更短并且有較高的復發率。低水平的miRNA-744、let-7d、let-7e與高ISS分期有關，且低水平的miRNA-744、miRNA-130a、let-7d還與高DS（Durie-Salmon）分期有關[27]。

最近的研究報道，除了miRNA分子外，lncRNA也具有一定的臨床預示價值，相比正常健康人群，MALAT1在MM患者中顯著高表達[28-29]，這表明MALAT1在MM患者中有異常表達。當MM患者治療后，MALAT1的表達水平顯著降低，并與正常健康人的表達水平相近。與治療后的MM患者相比，MALAT1在進展期以及復發MM患者中的表達顯著增加。另外，MALAT1的動態變化與MM的疾病狀態相一致，說明MALAT1可以作為早期預測疾病進展的標志，而且lncRNA在初診MM患者中的異常表達也提示其有作為MM診斷和預后標志物的潛力[30]。

3 ncRNA在MM治療中的作用

miRNA通過下游靶分子控制多種重要的基因和信號通路，在癌癥治療方面有一定的潛力。如在MM細胞株和MM小鼠動物模型中，miRNA-29b已經被證明可以抑制骨髓瘤細胞的生長，其可以加強硼替佐米的抗腫瘤活性，增強硼替佐米引起的細胞凋亡作用[31]。進一步研究還發現，miRNA-29b抑制骨髓瘤細胞的功能是通過靶向DNA甲基轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT），繼而去甲基化，激活抑制細胞因子信號1（suppressor of cytokine signalling 1，SOCS1）來抑制白細胞介素6-酪氨酸激酶-信號傳導與轉錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信號[32]。又如在骨髓微環境中，miRNA-21可以抑制MM細胞的生長，還可以與地塞米松和阿霉素發揮協同作用[13-33]，而且STAT3可以直接誘導miRNA-21的上調，從而增強STAT3的致癌潛力。另外， miRNA-21還可以靶向STAT3的蛋白抑制劑（protein inhibitor of activated STAT3，PIAS3），通過形成一個負反饋回路來間接抑制STAT3。

近來有研究發現，miRNA192、miRNA-194和miRNA-125可能通過靶向IGF1和胰島素樣生長因子1受體（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R）來抑制MM細胞的遷移和侵襲[34]。據報道，miRNA-15a也與骨髓微環境密切相關，miRNA-15a的表達水平在MM患者骨髓微環境中是降低的，下調miRNA-15a能降低骨髓瘤細胞對硼替佐米和美法侖的敏感性[21-35]。在骨髓微環境中，恢復miRNA-15a對蛋白激酶B、NF-κB和血管內皮生長因子的抑制活性，可以發揮抗腫瘤效應[14-24]。

4 總結

總之，miRNA在MM的發病分子機制中作用關鍵，具有改善MM的診斷和治療現狀的潛力。未來的研究應集中在探討MM患者中miRNA的特征和在MM診斷治療預后中的臨床應用，從而更好地為MM疾病的分層、預測和治療服務。在MM的治療中，miRNA可以說是最有前景的治療方式之一，可以單獨或結合目前治療策略提高對MM的治療效果。在MM的發病機制研究中，lncRNA的研究是一個新興領域，其可以調節關鍵的生物過程，包括細胞增殖和分化，很多lncRNA的調節在不同形式的漿細胞表達中失調。總之，miRNA的異常表達與MM密切相關。

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