LncRNA在膠質瘤中的研究進展

王秀華,陳 庚,黃 琪,洪新雨,王永強*

(吉林大學第一醫院 1.神經重癥護理平臺;2.神經腫瘤外科,吉林 長春130021)

長鏈非編碼RNA(LncRNA)雖然是一類不編碼蛋白的RNA，但在腦組織腫瘤的形成和惡變過程中發揮重要作用，尤其是對腦膠質瘤的發生與發展有重要影響。

1 膠質瘤和LncRNA概述

腦膠質瘤(glioma)是顱內最常見、預后極差的惡性腫瘤，存在腫瘤異質性及易感性[1，2]，該病治療困難因而死亡率很高且治療后復發率較高，這成為困擾醫務人員的一項重大疾病。針對這一問題，越來越多人開始對膠質瘤的治療展開深入的研究和探討。近年來，隨著對膠質瘤治療研究的逐漸深入，各種lncRNA 在膠質瘤中的發生機制逐漸引起國內外專家學者的關注[3]。LncRNA是由200-100000個核苷酸單位組成的一類不編碼蛋白的RNA[4,5]。研究表明，LncRNA 在許多人類腫瘤中起著關鍵作用，與多種腫瘤發生發展有密切聯系[6]。在最近的幾年中，很多研究都發現Ln-cRNA可以調節基因表達，這種調節主要是和DNA、RNA和蛋白質的相互作用來實現的[7]，例如LncRNA可以幫助蛋白質復合物激活或去激活，這一過程是通過將蛋白質和染色體DNA結合而完成的[8]。目前發現和膠質瘤相關的lncRNAs主要有HOTAIR、H19、CRNDE、MEG3、ADAMTS9-AS2等。因此本文就這幾種LncRNAs 在膠質瘤發生發展中的作用機制及臨床意義進行綜述。

2 各種LncRNA在膠質瘤中的作用機制及臨床意義

2.1 HOX(同源框)轉錄反義RNA(HOTAIR)

HOTAIR是一種在腫瘤轉化中起重要作用的LncRNA，其主要原因是miRNA與HOTAIR的廣泛相互作用及HOTAIR對基質金屬蛋白酶(MMP)[9]的作用，與HOTAIR相互作用的miRNA和MMP很可能在自噬調控中起到重要作用[10-12]。充分的證據表明，LncRNA通過介導自噬相關基因的轉錄和轉錄后水平來調節自噬調控網絡[13,14]。自噬是細胞內蛋白質和細胞器降解的生理過程。自噬的激活分為正常狀態和病理狀態，在正常狀態下，自噬是通過提供生存所必需的循環代謝底物，對多種壓力的正常反應；在病理狀態下，自噬是為了維持細胞內穩態，如在神經退行性疾病、致病性炎癥、衰老和癌癥中表現得十分活躍[15]。近年來，許多研究試圖揭開自噬途徑的謎底來尋找新的潛在靶向治療方法[16-18]。此外，自噬藥物還可誘導細胞自噬性死亡(II型細胞死亡)并導致膠質瘤細胞死亡，但這一過程在研究膠質瘤治療新的治療方法中仍然未知，還需要進一步實驗驗證[19]。有結果表明，LncRNA HOTAIR介導血管生成是通過血管內皮生長因子A來完成[20]。

2.2 LncRNA H19

LncRNA H19作為H19轉錄產物之一，是在哺乳動物發育中的最高度保守的印跡基因。有研究發現，H19是腦膠質瘤潛在的致瘤LncRNA[21]。機制上，H19非編碼RNA的表達是經由MYC原癌基因家族成員之一的c-Myc產物誘導而實現，從而促進腦膠質瘤發生發展。此外，H19作為miRNA前體基因，能夠促進腦膠質瘤的生長，它主要是通過產生miRNA-675進一步決定癌相關鈣粘蛋白13(CDH13)的表達而引起[22]。研究發現，細胞周期的關鍵調節因子CDK6參與了膠質瘤細胞的生長過程[23]。而來自H19第一外顯子的miRNA-675可以通過抑制CDK6的表達來調節神經膠質瘤細胞系的不定向增殖和遷移[24]。H19表達程度的高低與腦膠質瘤細胞耐藥性有很大關系，有研究指出，在使用藥物替莫唑(Temozolomide)治療膠質瘤時，腦膠質瘤細胞存活較少，并且H19顯示為低表達狀態[25]。

既往研究已證實，具有自我更新能力的腫瘤干細胞(CSCs)促進腫瘤發生發展，并且會增加腫瘤耐藥性。H19是在胎盤中表達量最高的LncRNA之一，特別是在胚胎組織的內胚層和中胚層中表達量很高，而在出生后表達則相對有所下降，即H19涉及保持造血干細胞和胚胎干細胞表達[26]。進一步研究發現H19在腦膠質瘤細胞中顯著過表達，這一顯著的過表達促進了腦膠質瘤的發生發展和侵襲轉移[27]。因此，我們有理由相信研究H19對治療膠質瘤有幫助。盡管膠質瘤的發生發展離不開H19的高表達，但由于確切作用機制目前仍然不清楚，需要進一步研究才能揭示其作用機制。

2.3 結直腸癌差異性表達相關基因(CRNDE)

CRNDE 在腦膠質瘤組織中高度表達，這促進了膠質瘤的增殖、遷移和侵襲[28]。CRNDE體內實驗表明CRNDE通過雷帕霉素(mTOR)信號通路發揮作用，涉及myc、Cyclin-D1、p53、磷酸酶和Tensin同源基因[29]。CRNDE也是miR-384的靶點，兩者都調節PIWIL 4蛋白的水平，PIWIL 4誘導STAT 3磷酸化來促進膠質瘤的發展，而STAT 3是PI3K/Akt 1/IL-6/STAT 3通路的主要成員，也就是說CRNDE對該通路起到重要的調控作用[30]。CRNDE上調表達可引起Bcl 2/Bax(BCL 2相關X)比值的增加，這可誘導表皮生長因子受體(EGFR)活化，從而導致膠質瘤患者生存不良和細胞凋亡抑制[31]。此外，有研究發現神經膠質瘤干細胞 (GSC)的異常增殖與CRNDE的過度表達有很大關系。CRNDE還可能通過EGFR信號通路調控神經膠質瘤干細胞，這是因為存在CRNDE過度表達的膠質瘤可以發現EGFR過度擴增。信號傳導的受體EGFR表達和上皮生長因子(EGF)細胞增殖與神經膠質瘤干細胞表型相關，可能會促進腫瘤原始細胞的侵襲能力。同時，CRNDE也可通過下調miR-186并抑制下游靶基因PAK7 [p21蛋白(Cdc42/Rac)激活的激酶7]和XIAP(X連鎖凋亡抑制劑)的表達來促進人類神經膠質瘤干細胞的增殖[32]。以上表明，CRNDE的高表達促進了腦膠質瘤的發生發展。

2.4 母系表達基因 3(MEG3)

MEG3 在多處人體正常組織中都有表達，但在腦和垂體的表達程度最高。有研究發現，MEG3 是腦膠質瘤發生發展的調節和控制因子，是一種可以抑制腫瘤發生發展的 LncRNA，能與環腺苷酸(cAMP) 、鼠雙微基因 2(MDM2) 、生長分化因子 15 和P53之間相互作用[33]。MEG 3與其他大多數具有致癌特性的LncRNA不同，MEG 3代表的是一種抑制膠質瘤發生發展的LncRNA，它可以延長GBM患者的存活時間[34，35]。它在正常腦組織中高表達，在膠質瘤組織中表達下調，MEG3過度表達可以抵抗膠質瘤細胞增殖，促進膠質瘤細胞凋亡[36]。這種抗增殖的作用有一部分是通過抑制MDM2和隨后的p53信號通路而實現[37]。Gordon等人建立MEG 3基因敲除小鼠模型。揭示了MEG 3在調節腦血管化方面的功能作用。MEG 3-空胚腦微血管形成增加，VEGF血管生成通路相關基因表達增加。此外，有研究發現，大多數臨床無功能垂體腺瘤中，MEG3表達缺失或者微表達[38，39]。綜上所述，MEG 3作為膠質瘤治療潛在靶點的意義相當大。

2.5 ADAMTS9-AS2

染色體 3p14.1 上存在著腫瘤抑制因子 ADAMTS9 的反義轉錄物和 ADAMTS9 基因。ADAMTS9 是一個重要的抗血管發生因子，能夠通過調節血管內皮生長因子和成纖維細胞生長因子來阻制腫瘤的進展和轉移[40]。在腫瘤組織中ADAMTS9-AS2的表達明顯比在正常組織中要低，并且腫瘤等級越高則表達越低，而且 ADAMTS9-AS2 的高度表達明顯抑制了膠質瘤發展和遷移； 另外，在 ADAMTS9-AS2 和 ADAMTS9 的啟動子上發現了廣泛DNA 甲基化和組蛋白修飾標記，ADAMTS9-AS2高表達 反而 DNA 甲 基 轉 移 酶 1(Dnmt1)較低[41]。因 此，ADAMTS9-AS2 的低表達可能會促進膠質瘤的發生發展，這對膠質瘤的治療也是有重大意義的。