長鏈非編碼RNA在骨肉瘤相關信號通路中的作用研究進展

吳禹佳，李媛媛

1陸軍軍醫大學第二附屬醫院骨科，重慶400037；2陸軍軍醫大學第二附屬醫院預防保健科

骨肉瘤是一種常見的骨惡性腫瘤，主要發生于股骨遠端、脛骨近端和肱骨近端，是導致兒童和青少年群體癌癥相關死亡的主要原因之一［1］。骨肉瘤起源于原始間充質干細胞，盡管多藥聯合化療顯著降低了患者的病死率，但由于其潛在的分子機制尚不清楚，傳統治療的嚴重不良反應、早期轉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發生存率仍不能令人滿意［2］。尋找骨肉瘤的蛋白質編碼基因，有助于為早期診斷、靶向治療和預測預后提供生物標志物，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修飾來調控基因表達，通過與RNA、DNA和蛋白質結合來調控轉錄過程，從而發揮生物學功能［3-4］。長鏈非編碼RNA（lncRNA）是一類轉錄本長度大于200個核苷酸的ncRNA，研究證實，lncRNA不僅在調控許多病理生理過程中發揮重要作用，而且還參與了癌癥的發生發展和轉移，此外，部分lncRNA可作為生物標志物，能作為獨立的預后指標和治療靶點，在疾病的診斷、治療和監測方面具有重要價值［5］。近期研究表明，lncRNA在骨肉瘤的發生、侵襲和轉移過程中參與多種信號通路的調控，從而影響細胞的增殖、分化和凋亡等生物學功能［6-7］。現就lncRNA在骨肉瘤相關信號通路中的研究進展綜述如下。

1 lncRNA在Wnt/β-catenin信號通路中的作用

Wnt/β-catenin信號通路是一條存在于多細胞真核生物中高度保守的信號通路，參與直腸癌、前列腺癌、乳腺癌等多種腫瘤細胞的增殖、分化和遷移過程，抑制Wnt/β-catenin信號通路可抑制腫瘤的生長和轉移，并誘導腫瘤細胞凋亡［8］。研究顯示，骨肉瘤組織中存在Wnt/β-catenin信號通路的高度激活。ERDOGAN等［9］報道，在70例骨肉瘤組織中，51例（73%）表現出下游轉錄子β-catenin的積累，進入細胞核內與T細胞轉錄因子或淋巴增強因子結合，從而激活核內靶基因的表達。研究顯示，與正常組織相比，骨肉瘤細胞中miR-340-5p、miR-183、miR-370等lncRNA的表達水平明顯降低；過表達miR-340-5p、miR-183、miR-370后，Wnt/β-catenin信號通路被激活［10］。推測lncRNA在Wnt/β-catenin信號通路中的作用為：一方面通過招募RNA結合蛋白與mRNA結合來穩定β-catenin，從而競爭性阻斷miRNA與mRNA的結合；另一方面可能與DNA結合，調節基因表達并抑制Wnt通路抑制因子的表達［11］，從而起到抑制細胞增殖、誘導細胞凋亡、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胞系MG63、HOS中發現，lncRNA BE503655高表達與腫瘤Enneking分期、遠處轉移、組織學分級呈正相關，并伴有Wnt/β-catenin信號通路的激活；沉默BE503655表達后，β-catenin及其靶基因c-myc、基質金屬蛋白酶2（MMP-2）和細胞周期蛋白D（Cyclin D）表達隨之降低，有助于抑制腫瘤細胞增殖、侵襲和遷移。XIA等［13］發現，lncRNA CAT104在骨肉瘤細胞系MG63和OS-732中顯著升高，并參與調控Wnt/βcatenin信號通路，采用siRNA干擾CAT104表達，可通過下調miR-381及其下游靶基因ZEB1表達對JNK和Wnt/β-catenin信號通路起到抑制作用，進而抑制骨肉瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。JIANG等［14］發現，骨肉瘤組織和細胞系U2OS、MG63中lncRNA SNHG1表達上調，并與腫瘤大小、TNM分期、淋巴結轉移呈正相關；進一步探討其作用機制，發現SNHG1可通過miR-577和WNT2B激活Wnt/β-catenin信號通路，促進骨肉瘤細胞增殖、遷移和體內腫瘤的生長。KONG等［15］報道，骨肉瘤組織中lncRNA LSINCT5高表達，且LSINCT5水平越高，預后越差；LSINCT5通過部分抑制APC（Wnt/β-catenin信號通路抑制劑）在骨肉瘤細胞中的表達而發揮致癌作用，相反，沉默LSINCT5可促進APC轉錄，從而在體內外抑制細胞增殖、遷移和腫瘤生長。DAI等［16］報道，在骨肉瘤患者中，高水平lncRNA ITGB2-AS1提示預后不良；使用含shRNA的慢病毒在MG63和U2OS細胞系中沉默ITGB2-AS1表達，可通過降低Wnt/β-catenin信號通路相關蛋白β-catenin、Cyclin D1、c-myc的表達來抑制腫瘤細胞增殖和遷移。曹亞偉等［17］研究顯示，lncRNA LOC730101在骨肉瘤組織中表達上調，且其表達水平升高與腫瘤高分期、遠端轉移和患者5年生存期短密切相關；下調LOC730101表達后，骨肉瘤U2OS細胞中β-catenin蛋白和下游靶蛋白Cyclin D1、c-myc、MMP-7表達水平均明顯降低，表明下調LOC730101表達可以抑制Wnt/β-catenin信號通路的活化從而抑制骨肉瘤細胞增殖、侵襲和遷移。JIA等［18］研究發現，lncRNA C2dat1在骨肉瘤細胞MG63和OS-732中的表達水平較正常對照組升高，通過shRNA抑制C2dat1可導致細胞活力及遷移、侵襲能力下降，促進細胞凋亡，其潛在機制可能是C2dat1通過分泌miRNA-34a-5p而與Wnt/β-catenin信號通路相關聯。

多種lncRNA通過Wnt/β-catenin信號通路作用于骨肉瘤細胞，而抑制該途徑活化可抑制細胞增殖、侵襲和轉移，被認為是骨肉瘤治療的重要策略，針對Wnt/β-catenin信號通路的進一步研究，會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。

2 lncRNA在Notch信號通路中的作用

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

lncRNA對Notch信號通路具有廣泛調節作用。SUN等［23］報道，lncRNA HULC表達升高與骨肉瘤的發生顯著相關，且HULC高表達與骨肉瘤患者較短的總生存期呈正相關，沉默HULC表達可抑制細胞增殖、遷移和侵襲，并促進細胞凋亡；進一步研究顯示，HULC作為miR-122的內源性吸附因子，沉默HULC可通過上調miR-122而發揮滅活Notch信號通路的作用，從而抑制骨肉瘤細胞的生長和侵襲［24］。ZHOU等［25］報道，lncRNA SNHG12在骨肉瘤組織和143B、U2OS細胞系中的表達顯著升高，SNHG12高表達與骨肉瘤患者的不良預后相關，下調SNHG12通過阻滯細胞周期G0/G1期的進展而抑制細胞侵襲和遷移能力，從而抑制細胞增殖；進一步分析其機制顯示，SNHG12作為內源競爭RNA（ceRNA），通過吸附miRNA-195-5p調節Notch2在骨肉瘤中的表達，而Notch2在激活Notch信號通路中發揮關鍵作用。

Notch信號通路在骨肉瘤的發生發展中起重要作用，但由于選擇不同的細胞系或阻斷劑，該信號通路與骨肉瘤關系的研究結論尚存在較大的爭議［26］，隨著分子遺傳學、生物化學和藥理學等方面的研究進一步深入，Notch信號通路的具體作用機制終將被闡明，作為個體化靶向治療方案的Notch信號通路相關lncRNA必定具有廣闊的應用前景。

3 lncRNA在PI3K/AKT信號通路中的作用

PI3K/AKT信號通路對維持細胞穩態非常重要，在調節細胞生長、自噬、增殖等方面發揮重要作用，被認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表明，PI3K/AKT信號通路失調對骨肉瘤細胞具有多重作用，除了影響細胞增殖、侵襲和轉移外，還能影響細胞凋亡和細胞周期調節，并對腫瘤血管的生成、化療耐藥起作用［27］。研究表明，抑制PI3K/AKT信號通路可誘導骨肉瘤干細胞G0/G1細胞周期停滯和凋亡［28］；過表達miR-134可顯著抑制AKT活化，以及細胞核抗原表達，使血管內皮生長因子（VEGFA）、血管內皮生長因子受體1（VEGFR1）表達明顯下調，從而抑制骨肉瘤細胞增殖和血管生成［29］。

目前研究證實，PI3K/AKT信號通路相關ln?cRNA在骨肉瘤細胞內存在差異性表達，與骨肉瘤發生發展程度及化療耐藥性密切相關。CHEN等［30］研究發現，lncRNA MALAT1在骨肉瘤組織和細胞系中顯著高表達，MALAT1過表達有助于細胞的增殖、遷移；機制上，MALAT1競爭性地與miRNA-129-5p結合，阻斷其介導的RET降解，導致RET的積聚升高而觸發PI3K/AKT信號通路的激活。LIU等［31］研究發現，lncRNA LINC00968在骨肉瘤細胞系Saos-2、143B中表達水平升高，且過表達LINC00968的細胞具有增殖和遷移能力增強的特點，用shRNA沉默LINC00968可通過抑制PI3K/AKT信號通路而對細胞的生長、遷移和侵襲起到抑制作用。SONG等［32］報道，lncRNA OIP5-AS1通過吸附miR-340-5p誘導PI3K/AKT信號通路失調，在骨肉瘤中引起順鉑耐藥。

PI3K/AKT信號通路是細胞中重要的信號傳導通路，參與調控細胞的增殖、分化、轉移和凋亡過程，近年來，隨著對PI3K/AKT信號通路相關lncRNA研究的深入和新的lncRNA的發現，特異性表達的lncRNA將為骨肉瘤的診斷提供線索，并進一步提高骨肉瘤診斷和治療的可能性。

4 Hedgehog信號通路

Hedgehog信號通路在人類胚胎發育過程中起著調控細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生發展密切相關［33］。童未來等［34］報道，骨肉瘤組織中Hedgehog信號通路相關蛋白IHH、PTCH、SMO和Gli1異常高表達，提示Hedgehog信號通路可能在骨肉瘤細胞的增殖、侵襲過程中起重要作用。CHAN等［35］報道，p53雜合子背景小鼠在Hedgehog信號通路額外激活后，早在7個月時就容易發生骨肉瘤，并伴有致癌基因Yap1和lncRNA H19顯著升高；抑制Hedgehog信號通路可降低Yap1表達，而敲除Yap1可抑制腫瘤進展。但目前關于骨肉瘤發病中Hedgehog信號通路及其相關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一步探究Hedgehog信號通路在骨肉瘤中的作用和機制。

lncRNA通過調控Wnt/β-catenin、Notch、PI3K/AKT、Hedgehog信號通路參與骨肉瘤的發生、遷移、侵襲和化療耐藥性，在腫瘤診斷和預后生物標志物方面具有廣闊的研究前景。考慮到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用仍處于探索階段，面臨諸多困難：首先，骨肉瘤發生發展的確切機制有待進一步闡明；其次，缺乏高質量的數據庫以及研究手段和技術的限制，大多數lncRNA在骨肉瘤中的分子機制尚未完全明確；第三，要將實驗研究轉化為臨床，需要更好的動物模型和更多的臨床試驗。這些困難仍然需要研究者不斷努力，以便盡早揭示lncRNA和相關信號通路在骨肉瘤中的作用機制，提高骨肉瘤的診治水平。