長鏈非編碼RNA在骨肉瘤中表達的研究進展

顧宗欣，王五洲

(1.湖北省第三人民醫院陽邏院區骨外科，湖北 武漢 430415；2.中國人民解放軍第89醫院骨外科，山東 濰坊 261021)

長鏈非編碼RNA在骨肉瘤中表達的研究進展

顧宗欣1，王五洲2*

(1.湖北省第三人民醫院陽邏院區骨外科，湖北 武漢 430415；2.中國人民解放軍第89醫院骨外科，山東 濰坊 261021)

人類基因組中有超過98%的序列不編碼蛋白質，這些不能編碼蛋白質的RNA分子統稱為非編碼RNA(non-coding RNA)[1]。非編碼RNA可按其分子量大小分為短鏈非編碼RNA、中鏈非編碼RNA和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，LncRNA)三類。LncRNA 是一類轉錄本長度大于200個核苷酸的非編碼RNA分子，依據其位置亦可分為反義LncRNA、正義LncRNA、雙向LncRNA、基因間LncRNA及基因內LncRNA五種類型。在人類基因組中，LncRNA可參與基因組印記、染色質修飾、X染色體沉默、轉錄干擾和激活及核內運輸等過程[2]。

近年來研究發現，LncRNA在腫瘤中異常表達，并參與腫瘤的發生發展過程。LncRNA在腫瘤中的作用越來越突出，已成為繼微小RNA(microRNA)之后的又一研究熱點。例如，肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)在結腸癌、肝癌和肺癌中表達上調，干擾MALAT1表達可明顯抑制癌細胞的轉移能力[3-5]。UCA1(urothelial carcinoma associated-1，UCA1)在肺癌組織中呈現高表達，過表達UCA1能促進腫瘤細胞的增殖、侵襲及耐藥[6]。H19在肝癌、乳腺癌及膀胱癌中表達量升高，并發揮促癌作用[7-8]。此外，生長阻滯特異轉錄本5(growth arrest specific 5，Gas5)在腸癌、肺癌及乳腺癌中呈現明顯低表達，并與腫瘤細胞的轉移密切相關[9-11]。

骨肉瘤是高度惡性的實體腫瘤，在兒童和青少年中的發病率較高[12]。骨肉瘤好發于長骨干骺端，并以股骨遠端和脛骨近端最為常見。骨肉瘤主要為溶骨性腫瘤，少數為成骨性腫瘤。骨肉瘤組織學特征為腫瘤細胞直接成骨并產生骨基質，骨膜下骨皮質和髓腔內部均可發生浸潤轉移。臨床骨肉瘤的轉移率和病死率極高，隨著手術及新輔助化療等技術的進步，目前臨床上骨肉瘤患者的5年生存率可提高到 60%～70%，但仍有許多患者由于化療抵抗而出現復發和轉移。近年來研究發現，骨肉瘤發生過程中存在染色體增加或丟失，腫瘤抑制基因的突變以及表觀遺傳學修飾的改變。迄今為止，關于骨肉瘤發生發展具體分子機制仍不清楚。因此尋找有效的早期診斷、預后標志物及有效治療策略，對提高骨肉瘤患者的生存率及改善患者整體治療水平至關重要。通過整理文獻，筆者發現許多LncRNA的異常表達與骨肉瘤的發生發展有密切關系，因此本文就這些LncRNA在骨肉瘤中的表達及功能進行綜述。

1 骨肉瘤中 LncRNA的表達異常

隨著LncRNA的發現以及研究的深入，越來越多的LncRNA被證明在骨肉瘤中異常表達，表達上調或者下調LncRNA與骨肉瘤的發生發展等過程密切相關。

Li等[13]通過芯片發現403個LncRNA在骨肉瘤組織中高表達，而798個LncRNA在骨肉瘤組織中低表達。Zhang等[14]通過芯片發現LncRNA ODRUL(osteosarcoma doxorubicin-resistance related up-regulated LncRNA)在骨肉瘤細胞系中呈現顯著高表達。Zhu等[15]通過芯片發現骨肉瘤中1，761個上調的LncRNA和1，704個下調的LncRNA。研究發現，骨肉瘤中上調的LncRNA還包括 HNF1A-AS1(hypoxia-inducible factor 2α gene antisense 1，HNF1A-AS1)、91H、LncRNA MFI2(MFI2)、乳腺癌抗雌激素抵抗因子4(breast cancer anti-estrogen resistance 4，BCAR4)、MALAT1、HOTTIP(HOXA distal transcript antisense RNA，HOTTIP)、TUG1(taurine up-regulated 1，TUG1)、UCA1、BANCR(BRAF-activated non-protein coding RNA，BANCR)、FGFR3-AS1(LncRNA FGFR3 antisense transcript 1，FGFR3-AS1)、SNHG12(small nucleolar RNA host gene 12，SNHG12)、PACER(P50-associated COX-2 extragenic RNA，PACER)、HULC(hepatocellular carcinoma up-regulated long non-coding RNA，HULC)、HOX轉錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)及EWSAT1(Ewing sarcoma-associated transcript 1，EWSAT1)；下調的LncRNA包括：母系表達基因3(maternally expressed 3，MEG3)、腫瘤抑制因子候選基因7(tumor suppressor candidate 7，TUSC7)、BC040587、HIF2PUT(hypoxia-inducible factor-2α promoter upstream transcript，HIF2PUT)、ENST00000480739和LOC285194。

2 LncRNA與骨肉瘤的增殖

LncRNA可作為致癌基因或者抑癌基因在骨肉瘤中發揮調控作用。一般認為，高表達的LncRNA在骨肉瘤中發揮致癌作用，可促進腫瘤細胞增殖；而低表達的LncRNA在骨肉瘤中發揮抑癌作用，可抑制腫瘤細胞增殖。

2.1 致癌作用的LncRNA Yin等[16]研究發現在骨肉瘤MG63 和 SAOS-2 細胞系中過表達LncRNA MFI2可促進細胞的增殖，而干擾其表達則抑制細胞的增殖。Sun等[17]研究發現FGFR3-AS1高表達可促進骨肉瘤的增殖能力。Qian等[18]研究報道在骨肉瘤細胞中上調PACER的表達，可增加細胞的生長及克隆形成能力。此外，體外實驗研究亦發現MALAT1、TUG1和HOTAIR具有促進骨肉瘤細胞增殖的作用。

2.2 抑癌作用的LncRNA Cong等[19]研究發現在骨肉瘤HOS和MG63細胞系中，TUSC7可明顯抑制細胞的增殖和克隆形成能力。Wang等[20]研究發現過表達HIF2PUT可明顯抑制骨肉瘤細胞的增殖。

3 LncRNA與骨肉瘤的轉移

骨肉瘤具有極高的轉移發生率。近來研究表明，LncRNA在骨肉瘤轉移中亦發揮重要作用，一些LncRNA對骨肉瘤的轉移起促進作用，另外一些則起抑制作用。

3.1 促進腫瘤轉移的LncRNA Zhao等[21]研究報道HNF1A-AS1的表達水平與骨肉瘤的轉移密切相關，體外過表達HNF1A-AS1可促進骨肉瘤細胞侵襲和遷移。Chen等[22]研究發現BCAR4可促進骨肉瘤細胞侵襲和遷移。Li等[23]研究發現過表達UCA1可促進骨肉瘤細胞侵襲。Ruan等[24]研究發現SNHG12與骨肉瘤的轉移密切相關，上調其表達可促進骨肉瘤細胞遷移。此外，體外實驗發現MALAT1、HOTAIR、PACER和HULC過表達均可增加骨肉瘤細胞的轉移能力。

3.2 抑制腫瘤轉移的LncRNA Sun等[25]研究提示過表達ENST00000480739可顯著抑制骨肉瘤細胞侵襲。Cong等[19]研究亦發現低表達的TUSC7與骨肉瘤轉移密切相關，敲低TUSC7的表達可明顯降低腫瘤細胞的侵襲能力。

4 LncRNA與骨肉瘤的凋亡

腫瘤的發生與細胞凋亡失常密切相關。當細胞凋亡機制遭到破壞，細胞數目將會增多，從而導致腫瘤的發生。一些LncRNA可通過影響細胞凋亡導致細胞過度生長，從而影響腫瘤發生。例如，HOTAIR可抑制骨肉瘤細胞凋亡，敲低其表達，可明顯增加腫瘤細胞的凋亡。Yin等[16]研究發現LncRNA MFI2可明顯抑制骨肉瘤細胞的凋亡。Zhang等[26]研究發現骨肉瘤細胞中敲低TUG1的表達，可明顯促進其凋亡。此外，最近研究發現TUSC7、UCA1和SNHG12亦與骨肉瘤細胞的凋亡密切相關。

5 LncRNA與骨肉瘤的預后

近年來研究發現，LncRNA與骨肉瘤的預后密切相關。Sun等[27]檢測 78例骨肉瘤患者癌組織和相對癌旁組織中HULC的表達情況，結果發現骨肉瘤患者癌組織中HULC的表達明顯高于癌旁組織，進一步研究表明高表達的HULC患者生存時間明顯低于低表達的HULC患者。Ma等[28]研究發現骨肉瘤患者中TUG1的表達與腫瘤預后密切相關。Li等[29]研究提示高表達的HOTTIP骨肉瘤患者生存時間明顯低于低表達的HOTTIP患者。此外，研究發現，MEG3、TUSC7、UCA1、MALAT1及BANCR亦與骨肉瘤患者的預后密切相關。

6 結論與展望

骨肉瘤發生發展與各種腫瘤調控因子表達失控密切相關，一些癌基因的激活和抑癌基因的抑制，從而導致失控的細胞增殖、凋亡及侵襲等，最終導致腫瘤的形成。LncRNA是一類重要的調控分子，越來越多的證據表明其可調節或者通過影響基因表達促進或抑制腫瘤細胞生長，LncRNA異常表達通常會導致腫瘤的發生發展。

LncRNA對基因表達調控模式的類型主要包括：通過影響基因啟動子轉錄而調控目的基因的表達；通過影響RNA聚合酶Ⅱ的活性而調控下游基因的表達；通過與目的基因的轉錄本形成互補雙鏈而調控其表達；通過與特定蛋白質結合而調控下游基因表達；通過與特定蛋白質結合而改變其在細胞質中的定位。目前大部分LncRNA在骨肉瘤中的作用機制仍不清楚，但少數LncRNA在骨肉瘤的作用機制已被闡明。如Gas5可具有糖皮質激素受體DNA結合元件的類似發夾結構，它可與啟動子結合，從而影響下游靶基因表達。HULC是一種具有“海綿”作用的LncRNA，它能夠結合并抑制目的基因的轉錄本的活性，再進一步影響骨肉瘤的發生。HOTAIR可誘導致H3組蛋白的第27位賴氨酸甲基化，進而影響RNA聚合酶Ⅱ的活性。MALAT1可與特定蛋白質結合，進而影響下游基因的表達。此外，H19通過影響基因組印記，從而調控骨肉瘤的生長及轉移。

分子生物學的發展為疾病的分子機制研究帶來豐碩的成果。隨著對骨肉瘤中LncRNA功能的不斷探索，LncRNA在骨肉瘤的發生、發展及預后中的作用越來越受到研究者們矚目，一些LncRNA將為骨肉瘤的基因治療提供更多潛在的靶點。目前為止，LncRNA在骨肉瘤中的研究仍處于初步探索階段，面臨的困難較多，如高質量數據庫的缺乏、研究手段的相對貧乏以及大多數LncRNA在骨肉瘤中的分子機制尚不明確等。這些困難仍需研究者不斷努力，以便盡早揭示LncRNA在骨肉瘤發生發展中的分子機制，提高骨肉瘤患者診治水平。

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1008-5572(2017)04-0336-04

R738.1

A

2016-10-12

顧宗欣(1972- )，男，副主任醫師，湖北省第三人民醫院陽邏院區，430415。

*本文通訊作者：王五洲

顧宗欣，王五洲.長鏈非編碼RNA在骨肉瘤中表達的研究進展[J].實用骨科雜志，2017，23(4)：336-339.