長鏈非編碼RNA在心血管系統中的研究進展

馬駿綜述，黃嵐審校

長鏈非編碼RNA在心血管系統中的研究進展

馬駿綜述，黃嵐審校

非編碼RNA(ncRNA)指由基因組的序列轉錄形成，但不具備指導蛋白質合成的一大類RNA。其中，分子大于200 nt的非編碼RNA統稱為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。隨著高通量測序的出現，lncRNA成為新的研究熱點。目前，在心血管領域，科研人員主要從發育、病理生理、臨床疾病診斷等方面進行著lncRNA方面的研究，并取得了一系列的成果。本文將從lncRNA的分類、功能等方面簡要介紹lncRNA，同時列舉近期心血管領域的重要研究成果來介紹lncRNA在心血管領域研究進展以及潛在的臨床運用前景。

綜述；非編碼RNA；長鏈非編碼RNA; 心血管疾病

隨著人類基因組計劃的完成，研究者們發現人類基因組的轉錄產物能夠穩定存在并且編碼蛋白的RNA不超過2%，其余絕大部分為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）。起初ncRNA由于功能、種類、數量等的不明確，被稱為“暗物質”。隨著研究的深入，一系列高通量的轉錄組測序表明，人類細胞內在除核糖體、線粒體以外的區域里，ncRNA的數量都遠遠超過mRNA，占據著主導地位[1]，并且在調節轉錄、轉錄后加工、蛋白質翻譯等方面都起著關鍵性作用。如今，ncRNA被認為是潛在的治療靶點，重要的病理標志物等等，已經成為了研究的熱點之一。在眾多ncRNA分類中，以長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的數量最多，功能最為復雜。lncRNA是一類分子大于200 nt的非編碼RNA的總稱，廣泛分布于胞質與胞核之中，是目前研究最少，但潛力巨大的ncRNA之一。隨著社會經濟的發展，人口老齡化及城鎮化進程的加速，心血管病危險因素流行趨勢明顯，心血管病的患者數持續增加[2]。高發、難控制、嚴重威脅人類生命安全的心血管疾病，是否能通過以lncRNA為代表的ncRNA找到新的診斷治療方向，也引起了眾多科研人員與臨床工作者的關注。當前，在心血管領域，lncRNA一系列的研究結果不斷涌出。這些研究不僅從心血管系統的發育，心血管疾病的病理生理過程等基礎方面入手，也在臨床疾病診斷的潛在價值方面進行探尋。本文將從lncRNA的分類、功能等方面簡要介紹lncRNA，同時聯系近期重要研究成果介紹lncRNA在心血管領域的研究進展以及潛在的臨床運用前景。

1 lncRNA分類與功能

1.1lncRNA的分類

自2002年第一條長鏈lncRNA被發現以來，一直到今日，研究者們對于lncRNA的分類仍無定論。目前根據各種文獻與報道，最常見的分類方式為根據在基因組上相對于蛋白編碼基因的位置分為5種：正義鏈重疊（Sense overlapping，OT）、反義鏈（antisense，AS）、轉錄加工后（Processed transcript）、正義內含子（Sense intronic）、基因間（intergenic noncoding RNA，LincRNA），目前這也是對新發現lncRNA進行命名的根據之一，如BACE1-AS，表示由BACE1基因反義鏈轉錄而來的lncRNA。此外，還有根據lncRNA分子大小，結合位點分類等。St Laurent等[3]在對近期文獻中雜亂的分類進行了綜合統一，而繁多的分類不僅說明lncRNA自身的復雜，也說明了我們對lncRNA所知甚少的現狀。

1.2lncRNA的功能

lncRNA功能繁多，研究比較多的包括表觀遺傳、細胞周期和細胞分化的調控，劑量補償效應等。目前已知lncRNA在轉錄、轉錄后、翻譯等多個層次調控基因的表達水平或影響與之相作用分子的結構與功能，其常見的作用機制包括染色質重塑、基因印記、調節轉錄、mRNA降解、蛋白質以及miRNA的沉默等[4，5]，然而隨著研究的深入，lncRNA涌現出了新的功能。近期Lee等[6]發現一種可以幫助維持細胞內正確的染色體數目的lncRNA，NORAD-lncRNA，缺少這種lncRNA會使細胞內染色體數目變得異常。此外，Anderson等[7]在分析梳理肌肉特異性的lncRNA時，發現了一種在骨骼肌中特異表達的lncRNA能編碼一條包含46個氨基酸微小肽鏈。這些研究都對ncRNA的傳統認識提出了新的挑戰。

2 lncRNA與心血管系統

近年來已有不少研究成果表明lncRNA可在轉錄、轉錄后等層次調控心血管系統的發育，影響各種心血管疾病的病理進程[8，9]。目前在心肌病以及心臟發育領域，lncRNA的研究成果相對較多。

2.1lncRNA在心肌病中的作用

研究表明，lncRNA在心肌病的作用多與調控心肌的纖維化相關，心肌纖維化則是包括缺血性心臟病、心肌肥厚、心律失常、心力衰竭等心肌病重要的病理過程[10，11]。Han等[12]發現一種由編碼肌球蛋白重鏈（myosin heavy chain，Myh7）的反義鏈編碼的lncRNA，Mhrt，可以阻止Brgl（一種在心肌病中異常表達，具有染色質重塑功能的因子，可以促進心肌纖維化）識別與結合Brgl的目標基因位點，從而抑制心肌的肥厚、纖維化以及心衰過程。除了Myh7以外，目前發現的還有LIPCAR[13]、CHRF[14]等也參與了心肌纖維化與心室重構。同時，也有研究報道了lncRNA參與腎、肝、肺等[15-17]其他器官的病理性纖維化之中，可能揭示了lncRNA對器官病理進展一種普遍性的影響機制。近期有研究者[18]從心臟肥厚狀態下的lncRNA與mRNA、miRNA的相互作用網絡入手，以求從全新的角度來理解該疾病的發展過程。

2.2lncRNA在心臟發育中的作用

從2012年Klattenhoff等[19]發現小鼠中Bvht對干細胞向心肌細胞分化有調控作用之后，陸陸續續有研究報道lncRNA在心血管系統發育中其調控作用。如Korostowski等[20]發現lncRNA，KCNQ1OT1可以通過基因印記表達機制來影響心臟早期的發育。又如Grote等[21]發現了名為Fendrr的lncRNA在側板中胚層中特異的表達，并且通過調控多梳抑制復合物2（PCR2）和TrxG/ MLL復合體來影響心臟的發育。Kurian等[22]在人的胚胎細胞中鑒定了3類新的lncRNA，ALIEN、TERMINATOR、PUNISHE，他們在人胚胎干細胞的多能性中扮演著重要角色，可以影響人的多能干細胞向血管內皮細胞方向的分化。

2.3其他

除了上述對心肌疾病、心臟發育的影響之外，心血管領域的lncRNA還涉及到了冠狀動脈粥樣硬化、心肌梗死、內皮細胞功能紊亂等[9]。Ounzain等[23]總結了近期鑒定出的與心血管疾病相關的lncRNA，并對它們的功能、類型、來源等進行了詳細的分類。然而值得注意的是，已有研究發現lncRNA在各物種之間差異較大[24]，這就意味著動物實驗的成果很難直接適用于人類，這無疑為lncRNA的運用增加了不小的難度。

3 lncRNA在心血管疾病臨床運用的潛力

目前lncRNA與臨床運用相關的研究主要集中在以下兩個方面：

3.1lncRNA標志物

尋找高敏感、高特異的心肌梗死、心衰標志物一直都是心血管領域的熱點。lncRNA的出現，無疑提供新的探索方向。Kumarswamy等[13]利用基因芯片技術，尋找到了早期心肌梗死后左心室重塑的患者與未重塑患者的血漿中的lncRNA表達的差異，并對結果進行篩選、確認，發現一種未知的lncRNA（命名為LIPCAR）在早期心肌梗死后左心室重塑患者的血液循環中低表達。之后，研究者設定納入排出標準，并進行了3類前瞻性的試驗，發現LIPCAR作為標志物不易受到其他因素影響，獨立于年齡、性別、射血分數等因素之外，并有著更高的特異性。同年，Vausort等[25]在探索心肌梗死患者中的lncRNA變化時，利用收集到的414例急性心肌梗死患者的血液樣本，在外周血細胞中發現我們所熟知的ANRIL以及KCNQ1OT1，在心肌梗死前后都有著顯著的變化，同樣提示它們可能是急性心肌梗死潛在的良好生物標志。近期，Cai等[26]利用基因芯片發現冠心患者的外周血單核細胞中的一種新的lncRNA，LncPPARδ的表達是非冠心患者的兩倍之高，并以此為切入點進一步研究，證實該lncRNA對于冠心病是一種穩定的、敏感度高的標志物。

3.2潛在的藥物治療靶點

隨著技術的發展，藥物治療已經進入了分子領域，而對各種RNA的調控已經成為下一代藥物的研究的重點[27]。lncRNA在分子水平上有著強大的調控力，通過分子水平上的調控影響細胞的穩態并進一步影響疾病的發展，其作為藥物靶點的臨床運用潛力不容忽視。近期，在心血管領域內的多項發現都展示了lncRNA對細胞穩態的影響。如Yan等[28]在研究糖尿病性視網膜微血管病變的潛在調控因子時發現了一種lncRNA，MIAT。研究者在動物、細胞實驗中發現，lncRNA-MIAT通過干預視網膜血管內皮細胞的增殖、遷移和成管過程來影響微血管滲漏、新生血管發生以及炎癥反應。進一步利用基因敲除等實驗發現，lncRNA-MIAT是通過抑制miR-150-5p（一種miRNA）的表達，促進血管內皮生長因子（VEGF，是miR-150-5p沉默的靶點）的作用，從而促進血管的生成。lncRNA-MIAT/VEGF/miR-150的調控網絡為微血管病變的治療和干預提供新靶點。Wang等[14]在研究與心室肥大相關的lncRNA，CHRF（cardiac hypertrophy related factor）時，發現它通過與miR-489結合，抑制miR-489對基因Myd88的沉默來影響心室的肥大進展。這些發現都展示了lncRNA通過在分子水平上的強大調控能力來影響細胞水平的穩態，是優良的潛在調控靶點。值得一提的是，最近已經有研究報道了在心血管疾病的動物模型上沉默相關lncRNA來治療疾病的成果[29]，這也許是lncRNA臨床運用的一個重大進展。

4 問題與展望

進入后基因組時代的今天，以lncRNA與miRNA為代表的非編碼RNA的出現，無疑給研究者們帶來了巨大的驚喜。新的發現不斷的涌出，使其成為了科學家們探索的寶庫，同時也給臨床疾病診治的發展方向注入了新鮮的血液。然而，無論對于miRNA還是lncRNA，目前的研究還遠遠不夠，在臨床上的運用也尚未起步。尤其lncRNA，其種族保守性差意味著動物實驗的成果無法直接運用到人類上。同時，lncRNA的分類與命名相對混亂，加上重疊的術語以及與lncRNA相關的新發現不斷涌現，使得lncRNA的研究、運用受到了諸多挑戰。這些都是lncRNA領域所需要解決的問題。而對于心血管領域，lncRNA的運用也許只能是等待基礎研究進一步的成果出現之后才能全面的開展。然而我們也應該看到的是，對于lncRNA的研究才剛剛起步，其不斷出現的新功能也使得研究者們驚喜不斷，我們有理由相信lncRNA潛力無限。加上近期精準醫學（Precision Medicine）的提出，是否又能與包括lncRNA在內的非編碼RNA碰撞出閃耀的火花，給心血管疾病的患者帶來新的希望，同樣令人期待萬分。隨著技術的發展，研究的深入，研究者的重視，未來一段時間內以lncRNA為首的非編碼RNA必將成為新的研究寵兒，為心血管疾病等眾多領域疾病的診斷治療發展帶來新的希望。

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（編輯：汪碧蓉）

重要更正

本刊2016年第10期第953頁，中國成人血脂異常防治指南（2016年修訂版） 附件2紙版有誤，以此版為準，特此更正!

附件2

動脈粥樣硬化性心血管疾病發病危險分層圖

2016-03-07）

404100 重慶市, 中國人民解放軍第三軍醫大學第二附屬醫院 心血管內科

馬駿 碩士研究生 主要從事動脈粥樣硬化研究 Email：majun199117@163.com 通訊作者：黃嵐 Email：huanglan260@126.com

R541

A

1000-3614（2016）12-1248-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2016.12.023