LncRNA調控腦膠質瘤疾病相關研究進展

余永佳，梁倫，黃瑋，石琦

(1.廣西醫科大學第一附屬醫院神經外科，南寧530021； 2.中山大學腫瘤防治中心 華南腫瘤學國家重點實驗室，廣州 510060)

膠質瘤作為中樞神經系統最常見、最危險且最具侵略性的原發性腦腫瘤，是一種來源于神經外胚層的神經腫瘤，好發于5～8歲的兒童，具有明顯的性別特異性，男童的發病風險約是女童的1.3倍[1]。由于膠質瘤細胞常浸潤周圍正常組織的淋巴結，因此手術切除成功率較低。術后腫瘤細胞的浸潤擴散一直是患兒死亡、復發的主要原因，探求膠質瘤細胞進展、復發的分子機制對于臨床治療具有重要意義。雖然腦膠質瘤的分子機制、遺傳機制以及相關通路已被廣泛研究，但其確切的發病機制仍未闡明[2]。在基因水平以及分子水平掌握腦膠質瘤的發生機制，可為腦膠質瘤的治療提供新途徑，是目前學者關注的焦點。近年來的研究顯示，一些長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，LncRNA)的異常表達與腦膠質瘤的復發以及臨床預后密切相關[3]，其可作為膠質瘤潛在的生物標志、預后指標，甚至治療靶點。現就目前報道的LncRNA對腦膠質瘤的調控作用進行綜述，進一步探討LncRNA在腦膠質瘤診斷、治療中的應用前景。

1 LncRNA及其機制

1.1LncRNA概述 非編碼RNA包括短小RNA[如微RNA(microRNA,miRNA)、小干擾RNA和Piwi互作RNA等]和LncRNA。隨著研究的深入，以前認為不具有生物學功能的LncRNA也逐漸被人們所認識，并發現具有某些生物調節功能，包括腫瘤的發生發展、胚胎發育以及物質代謝等[4]。近年來研究發現，LncRNA可調節基因表達，其對基因表達的調節主要通過DNA、RNA以及蛋白質間的相互作用實現[5]。LncRNA有助于蛋白質的激活以及去激活，而這種調節作用通過DNA與蛋白質結合實現[6]。

1.2LncRNA的作用機制及其功能 LncRNA在細胞中具有如下功能。①信號調控:LncRNA的轉錄調控具有暫時性和明顯的組織特性，其作為分子信號可對基因進行選擇性表達調控。②分子導向:LncRNA對靶基因具有調控作用，引導核糖體蛋白復合體與特定的染色體位點結合。③分子誘導:LncRNA通過招募相應的RNA結合蛋白調控靶基因轉錄[7]。研究顯示，人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN)的假基因可與PTEN競爭性結合miRNA，從而調控PTEN的表達，具備這種作用的LncRNA又被稱為ceRNA。④分子支架:LncRNA可提供相應的分子支架，從而為蛋白質復合體的形成提供裝配平臺，激活或抑制基因的轉錄。

2 與腦膠質瘤相關的LncRNA

2.1促癌基因

2.1.1HOX轉錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR) HOTAIR是腫瘤轉化過程中具有重要作用的LncRNA。研究顯示，級別越高的膠質瘤HOTAIR的表達水平越高，多變量Cox回歸分析顯示，HOTAIR是腦膠質瘤的一個獨立預后因素，HOTAIR的表達與膠質瘤分子亞型及惡性等級呈正相關[8]。此外，HOTAIR的表達也參與膠質瘤的細胞周期進程，抑制HOTAIR的表達可抑制膠質瘤細胞的克隆增殖，將細胞阻滯于G0/G1期，從而有效抑制原位腫瘤的生長；反之，HOTAIR的高表達可促進膠質瘤細胞生長，導致腦膠質瘤患者生存期縮短[9]。HOTAIR主要通過以下機制發揮作用[10]:①作為小分子RNA的前體分子發揮作用；②與鄰近基因上游啟動子轉錄區作用，干擾蛋白編碼基因，同時與基因轉錄本形成互補雙鏈，調控基因的表達；③抑制RNA聚合酶Ⅱ或介導染色質重構，從而調控基因的表達?？傊?，HOTAIR表達上調可從多方面促進腦膠質瘤的生長，成為影響患者臨床預后的因素之一。

2.1.2抗一氧化氮合酶2A(anti nitric oxide synthetase 2A，anti-NOS2A) 在多種腫瘤細胞中檢出anti-NOS2A的表達，其通過有效調節相鄰基因一氧化氮合酶2A(nitric oxide synthetase 2A，NOS2A)的表達，參與胚胎干細胞的神經分化[11]。研究顯示，腦膠質瘤患者中NOS2A呈高表達，且表達水平與腫瘤惡性程度密切相關[12]；此外，NOS2A可促進膠質瘤干細胞增殖，同時提示anti-NOS2A可通過調控NOS2A的表達，參與腫瘤的惡性生長過程。

2.1.3H19 H19是多種腫瘤潛在的致癌LncRNA之一。H19作為miRNA的前體基因，可促進腦膠質瘤細胞生長。研究顯示，H19外顯子miR-675可顯著抑制周期蛋白依賴性激酶6的表達，而周期蛋白依賴性激酶6作為調節細胞周期的關鍵因子之一，參與腦膠質瘤細胞的生長過程，因此H19可促進腦膠質瘤細胞的增殖和遷移[13]。有報道顯示，H19在腦膠質瘤中的表達與腫瘤細胞的耐藥性密切相關，使用替莫唑治療腦膠質瘤時，H19處于低表達狀態，同時膠質瘤存活細胞減少[14]。腫瘤干細胞具有自我更新能力，并可促進腫瘤的發生發展，同時腫瘤干細胞具有誘導腫瘤耐藥性增加的作用。H19作為胎盤中表達量最高的一種LncRNA，在胎盤內胚層和中胚層中具有較高的表達水平，而胎兒出生后H19表達明顯降低[15]。因此有學者認為H19是保持干細胞能力的重要調控因子，也是維持腫瘤干細胞功能的重要基因。進一步研究顯示，H19在腦膠質瘤細胞中過表達，而這種過表達促進了膠質瘤的發生發展以及侵襲轉移，H19可作為腦膠質瘤的治療靶點之一[16]。目前對于H19的確切作用機制尚未完全闡明，仍有待深入研究。

2.1.4肺腺癌轉移相關轉錄因子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1) MALAT1是最早發現的與人類腫瘤發生發展密切相關的LncRNA之一，最初在肺癌組織中發現MALAT1的高表達，并與肺癌患者的生存預后密切相關[17]。近年來，在結直腸癌、胃癌、膽囊癌以及鼻咽癌等多種惡性腫瘤組織中也檢出MALAT1的異常表達[18]。有學者檢測了正常腦組織、低級別膠質瘤以及高級別膠質瘤中MALAT1的表達情況，結果顯示，MALAT1的表達與膠質瘤級別以及腫瘤大小密切相關，同時也是影響患者預后的獨立危險因素[19]。研究證實，MALAT1可通過調控轉錄后修飾，誘導基質金屬蛋白酶9表達，促進腫瘤侵襲，進而影響患者預后，并認為MALAT1的作用機制與激活胞外信號調節激酶/促分裂原活化的蛋白激酶信號通路有關；同時，MALAT1可與未甲基化的染色盒同源物4相互作用，調控基因定位，決定基因的表達[20]。

2.1.5核富含豐富的轉錄本1(nuclear enriched abundant transcript 1，NEAT1) NEAT1位于人類第11號染色體上一個被稱為多發性內分泌瘤?、裥偷幕蛭稽c，由RNA聚合酶Ⅱ轉錄而來，與胃腺癌、結核病、卵巢癌、肝癌、鼻咽癌等多種疾病的發生發展密切相關[21]。在腦膠質瘤患者中也檢出LncRNA NEAT1的異常表達，高表達LncRNA NEAT1者5年生存率顯著降低，認為LncRNA NEAT1可作為預測膠質瘤患者預后的潛在生物學標志物之一[3]。

2.1.6結直腸癌差異性表達相關基因(colorectal neoplasia differentially expressed,CRNDE) CRNDE是結直腸腫瘤的非編碼RNA，是一種具有多種生物學功能的LncRNA。在神經膠質瘤組織中發現了129個LncRNA差異表達，其中LncRNA CRNDE被認為是具有正向調節能力的LncRNA[22]。LncRNA CRNDE在腦膠質瘤組織中高表達，且不同組織亞型的腦膠質瘤中CRNDE表達水平也不同[23]。研究顯示，CRNDE高表達與表皮生長因子基因的表達密切相關，表皮生長因子高表達的腫瘤同時伴隨著CRNDE的高表達，但兩者在腦膠質瘤細胞分化中的作用機制尚不明確[24]。

有學者認為神經膠質瘤干細胞的增殖與CRNDE的過表達有關，在膠質瘤細胞中CRNDE呈高表達，同時檢出表皮生長因子的過度擴增，這種異常表達一定程度上調控了神經膠質瘤干細胞的增殖[25]。此外，CRNDE可調控其靶基因X連鎖凋亡抑制蛋白和p21活化激酶7的表達，進一步促進神經膠質瘤干細胞的增殖。Wang等[26]研究顯示，在神經膠質瘤細胞中CRNDE過表達，并可能通過哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號轉導路徑促進腫瘤細胞生長。綜上，CRDNE可通過多種信號途徑促進膠質瘤的發生以及進展。

2.1.7X-無效的特異性轉錄物(X-inactive specific transcript,XIST) XIST是一種調節X染色體失活的重要基因。在人類細胞分化、增殖以及基因組修復過程中XIST發揮著重要作用，XIST表達異?？赏苿影┌Y進展。對人惡性膠質瘤干細胞中XIST基因進行分析發現，在膠質瘤細胞中XIST呈高表達，采用生物技術敲除XIST基因后，腫瘤細胞可出現增殖抑制、誘導凋亡等生物學效應，發揮腫瘤抑制作用[27]。

2.2抑癌基因

2.2.1母系表達基因3(maternally expressed gene 3，MEG3) MEG3在人體正常組織中均有表達，在腦和垂體中表達程度最高。研究顯示，MEG3是腦膠質瘤發生發展過程中的重要調節和控制因子，是一種對腫瘤發生發展有明顯抑制作用的LncRNA[28]。MRG3在正常腦組織中高表達，在腦膠質瘤中低表達，當膠質瘤細胞株過表達MEG3后可有效抑制腫瘤細胞的增殖，促進腫瘤細胞凋亡，并認為這種抗增殖作用與p53信號通路的激活有關[28]。Islam等[29]建立了MEG3基因敲除小鼠模型，認為MEG3敲除后可導致腦微血管形成增加，從而有利于腫瘤細胞的生長和增殖。綜上，MEG3基因可能成為未來人類腦膠質瘤治療的潛在靶點。

2.2.2金屬肽酶含血小板反應蛋白1型基序9反義RNA2(ADAM metallopeptidase with thrombospondin type 1 motif 9 antisense RNA 2，ADAMTS9-AS2)

ADAMT-S9是一種重要的抗血管生成因子，其通過抑制血管內皮生長因子和成纖維細胞生長因子，從而有效抑制腫瘤細胞的轉移[30]。研究顯示，ADAMT-AS2在乳腺癌、鼻咽癌、胃癌等多種腫瘤中發揮抑癌作用，抑制ADAMT-AS2的靶物質可延緩膠質瘤侵襲[31]。在腫瘤組織中，惡性程度越高的腫瘤，ADAMTS9-AS2的表達水平越低，而ADAMTS9-AS2的高表達對腦膠質瘤進展有明顯的抑制作用[32]。ADAMTS9-AS2有望成為腦膠質瘤治療的潛在靶點之一。

3 LncRNA在腦膠質瘤診斷及預后預測方面的價值

腫瘤與正常組織間LncRNA的表達存在差異，這為LncRNA在膠質瘤診斷和預測中的應用提供了依據。不同病理亞型的膠質瘤細胞LncRNA的表達存在差異。星形膠質瘤與少突細胞膠質瘤之間存在多種LncRNA的差異表達，通過這些差異表達的LncRNA可以將星形細胞膠質瘤與少突細胞膠質瘤區分開來[33]。通過分析TCGA(The Cancer Genome Atlas)數據庫中患者的資料，確定了6種LncRNA與患者的總體生存期密切相關，分別為KIAA0495、GAS5、PART1、MGC21881、MIAT、PAR5[34]。以上研究提示LncRNA在腦膠質瘤診斷和預后預測中具有價值。

研究顯示，MALAT1的表達與膠質瘤患者的臨床病理特征有一定的聯系，MALAT1在膠質瘤組織中高表達，且表達水平與腫瘤分級及腫瘤體征呈正相關，推測MALAT1的過表達可加速膠質瘤的生長[35]。此外，MALAT1的表達與腦膠質瘤患者的總體生存期呈負相關[33]。

HOTAIR的表達與腦膠質瘤的級別以及預后密切相關，多變量Cox回歸分析顯示，HOTAIR是預測膠質瘤患者預后的獨立因素，進一步證實HOTAIR的表達與膠質瘤分子亞型以及癌癥基因組圖譜之間具有密切聯系，膠質瘤細胞中HOTAIR的表達與腫瘤惡性程度呈正相關，而惡性程度越高，臨床預后越差[36]。此外，HOTAIR的表達也參與了膠質瘤細胞周期進程，其中HOTAIR低表達可抑制腫瘤細胞增殖，將腫瘤細胞阻滯于G0/G1期，從而抑制原位腫瘤的生長；反之，HOTAIR高表達會促進膠質瘤細胞生長，導致患者生存期縮短[37]。因此，HOTAIR可作為評估惡性腦膠質瘤患者預后的指標。HOTAIR的表達在惡性腦膠質瘤組織中上調，HOTAIR敲除可發揮腫瘤抑制功能，其機制可能為miR-326作為HOTAIR的作用靶點，當HOTAIR低表達時可導致miR-326基因表達上調，從而激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路，減少成纖維細胞因子-1的表達，即HOTAIR可通過miR-326介導膠質瘤細胞的惡性生物學行為[38]。

4 展 望

LncRNA在惡性膠質瘤的發生、發展、侵襲以及轉移等生物學過程中發揮著重要作用，可作為惡性膠質瘤診斷、治療、預后預測的潛在生物學標志物，是近年來惡性膠質瘤研究的焦點。通過研究LncRNA的作用機制，深入了解LncRNA在惡性膠質瘤生長、增殖、凋亡中的調控作用，有可能為惡性膠質瘤的診治提供新的生物學靶點。目前學者主要關注依據LncRNA的表觀遺傳學功能改善腫瘤耐藥性及設計新型化療藥物等方向，但將LncRNA作為惡性腫瘤新的治療靶點及診斷預后標志物仍需要學者進行大量的基礎及臨床研究。