肺腺癌轉移相關轉錄本1在眼部疾病中的研究進展

袁 園，譚 薇

0引言

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, LncRNA)是超過200個核苷酸的轉錄本，沒有蛋白質編碼能力。肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1， MALAT1)是一種最初發現與腫瘤密切相關的LncRNA，但最新的研究發現其不僅在許多器官中有表達，且參與了多種疾病的發生發展過程，包括炎癥、氧化應激、新生血管及細胞凋亡等[1-2]。LncRNA是近年來的研究熱點，MALAT1是在LncRNA中研究較為深入的LncRNA之一。目前MALAT1在各種疾病中的潛在作用機制尚不明確，本綜述就近年來MALAT1在眼部疾病的作用機制做一總結，并探討其在眼部疾病中的治療潛力。

1 MALAT1概述

MALAT1是目前研究最為廣泛的LncRNA之一。最早由Ji等[3]因研究觀察到其在篩查早期非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的轉移和生存中具有重要意義而被發現。MALAT1基因位于人染色體11q13和小鼠染色體19qA中，它的表達與許多蛋白質編碼基因表達水平相當甚至更高。MALAT1轉錄本在人類中約為7kb，在小鼠中約為6.7kb。與典型的切割和聚腺苷酸化機制不同，MALAT1 3'末端缺少聚(A)尾部結構。相反，MALAT1具有基因組編碼的多聚(A)區，MALAT1的主要轉錄本由RNase P和RNase Z加工成一個長6.7kb的轉錄本，定位于核斑點，以及一個更小的MALAT1相關的小細胞質RNA(MALAT1-associated small cytoplasmic RNA, mascRNA)[4]。在過去的幾年中，MALAT1引起了很多的關注，并且有了大量的研究進展。有研究表明，MALAT1參與了許多生理病理過程，如細胞增殖、細胞凋亡、細胞遷移、炎癥以及氧化應激，并通過特定信號通路參與血管生成，使其成為可能的生物標志物和藥物靶標[5]。同時它也參與了多種疾病的病理發生發展過程，如糖尿病及其并發癥[6]、心血管疾病[7]、代謝性疾病[8]以及各種腫瘤[9-11]的發生發展過程。

2 MALAT1在眼部疾病中的研究進展

近年來有大量研究發現MALAT1可能在眼部疾病發生發展中發揮著關鍵作用，如糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy, DR)、白內障、青光眼、視網膜母細胞瘤、新生兒視網膜病變等。

2.1MALAT1與DR DR是成年人患糖尿病后失明和視力障礙的主要原因。目前全世界有將近10億人患有糖尿病，預計該數字將在2030年增加25%，在2045年增加51%[12]。目前普遍認為，新生血管形成、氧化應激以及炎癥是DR病程中的主要病理機制。LncRNA MALAT1作為一種與糖尿病相關的新興標志物，目前正備受矚目。已有的研究通過體外細胞實驗[13-14]、體內動物模型[15-16]、人體來源標本[17-18]等多角度證實MALAT1參與了DR的發生發展。這些研究表明，LncRNA MALAT1很有可能參與DR的多種致病機制中并在其中發揮重要作用。

新生血管形成已被確定為DR的重要臨床特征，但是，DR新生血管形成的確切機制仍不清楚，需要進一步闡明。Yu等[15]采用氧誘導視網膜病變小鼠模型和高糖刺激的人視網膜微血管內皮細胞(retinal microvascular endothelial cells, RMECs)模擬DR的病理狀態，通過雙熒光素酶報告實驗發現miR-203a-3p能與MALAT1特定區域結合，使MALAT1沉默或miR-203a-3p過表達均可抑制高糖(high glucose, HG)誘導的人RMECs遷移及管狀形成，而抑制miR-203a-3p的表達可以逆轉MALAT1沉默對人RMECs遷移和管狀形成的抑制作用，這些數據表明MALAT1可能通過在DR中靶向miR-203a-3p并使其表達下調而影響血管生成。Han等[19]通過建立DR小鼠模型發現，Yes相關蛋白1(Yes-associated protein 1, YAP1)在DR小鼠視網膜中高表達，通過上調MALAT1的表達促進RMECs的細胞病理進程，并進一步證實了MALAT1可以結合miR-200b-3p，miR-200b-3p可以直接靶向血管內皮細胞生長因子A(vascular endothelial growth factor -A, VEGF-A)。當YAP1被沉默時，DR小鼠視網膜中RMECs的增殖、遷移和血管生成減少。因此YAP1可能通過調節MALAT1/miR-200b-3p/VEGF-A軸對DR的發生發展起到一定的促進作用。Liu等[14]在用HG處理的人RMECs中，發現MALAT1和VE-鈣黏著蛋白被上調，而miR-125b被下調。敲除MALAT1可通過靶向miR-125b抑制VE-鈣黏著蛋白/β-連環蛋白復合物來抑制人RMECs的細胞增殖、遷移和血管生成。Wang等[2]認為MALAT1通過上調內質網應激促進HG誘導的RMECs血管生成和炎癥反應，可能成為治療DR的靶點。目前研究顯示，MALAT1在DR中可能通過調控RMECs遷移和管狀形成或作用于VEGF-A影響新生血管生成，但其具體機制尚有待研究。

炎癥反應也是LncRNA MALAT1參與DR的致病機制之一。Biswas等[17]的研究結果表明，MALAT1能夠通過與糖尿病患者多梳抑制復合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)復合體的成分相關聯來影響炎癥轉錄本的表達。有研究發現[20]，MALAT1-miR-124-MCP-1信號通路可能參與了Amadori糖化白蛋白(Amadori-glycated albumin, AGA)誘導的單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1, MCP-1)在小膠質細胞中的表達，從而參與炎癥作用。

氧化應激被認為是DR發生發展的重要機制之一。DR氧化應激反應增加，導致NF-E2相關因子(NF-E2-related factor 2, Nrf2)的轉錄活性降低，而Nrf2是調節許多抗氧化基因的關鍵基因。Nrf2的核運動/轉錄活性是由其細胞內抑制劑Keap1介導的，糖尿病時視網膜Keap1水平升高。Radhakrishnan等[13]通過研究發現，葡萄糖通過增加Sp1轉錄因子在其啟動子上的結合來增加LncRNA MALAT1的水平。通過siRNA下調LncRNA MALAT1，可阻止葡萄糖誘導的Keap1表達增加，并促進轉錄因子Nrf2核轉位和抗氧化基因轉錄。鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠和患有DR的人類供體的視網膜微血管也顯示出類似的LncRNA MALAT1通過Keap1-Nrf2調節DR的抗氧化防御。這提示抑制LncRNA MALAT1可能保護視網膜免受氧化損傷，預防或減緩DR。

綜上分析可知，MALAT1在DR患者的細胞、組織及玻璃體液中均有較高表達，并參與了DR的新生血管形成、炎癥及氧化應激的病理反應，抑制其表達可以減緩這些病理反應，說明MALAT1不僅對DR的診斷有幫助，還是有著巨大潛力的治療靶點。

2.2MALAT1與白內障白內障是一種因各種原因引起的晶狀體代謝紊亂而導致其混濁的疾病，是全球首位的致盲性眼病。根據病因，可分為年齡相關性白內障、后發性白內障、代謝性白內障等。后發性白內障是白內障手術后的常見并發癥，多項研究[21- 22]表明后發性白內障主要起源于晶狀體上皮細胞(len epithelial cells，LECs)的上皮-間質轉化、增殖和遷移，而引發后囊混濁。轉化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)是一種多功能蛋白，包括三種TGF-β同源異構體，TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，其中TGF-β2可以誘導LECs發生上皮-間質轉化。目前TGF-β2誘導LECs上皮-間質轉化細胞模型已成為白內障形成的細胞模型而被廣泛研究。Dong[23]通過基因芯片分析發現，在TGF-β2誘導的LECs的上皮-間質轉化模型中，LncRNA表達異常，其中MALAT1明顯增加，增加了將近17倍，并且發現MALAT1通過結合miR-26a作為靶向smad4的內源競爭RNA，可促進LECs的上皮-間質轉化進展。Peng等[24]也在TGF-β2誘導LECs細胞中發現MALAT1位于LECs的細胞質中，并通過熒光素酶報告基因測定證實，MALAT1可能通過調控miR-204-5p并靶向smad4來調節LECs的上皮-間質轉化、增殖和遷移，并有望成為預防后發性白內障的治療靶點。

糖尿病性白內障是一種代謝性白內障，是糖尿病的常見并發癥。有研究證明[25]，MALAT1不僅在糖尿病性白內障前囊組織和高糖處理的人類LECs中有異常表達，而且HG還上調MALAT1的表達，促進人類LECs的凋亡和氧化應激。Ye等[26]進一步發現MALAT1在HG條件下的LECs中表達上調。MALAT1能促進活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產生，并與miR-144-3p競爭性結合。下調miR-144-3p可促進Nrf2的表達。Nrf2可以被ROS刺激，移位到細胞核，激活Notch1/Snail通路，導致LECs的上皮-間質轉化。因此，MALAT1可能成為防治糖尿病性白內障的潛在靶點。

2.3MALAT1與青光眼青光眼是全球導致不可逆性視力喪失的主要原因之一。青光眼屬于神經退行性疾病，其特征是視網膜神經節細胞(retinal ganglion cell, RGC)及其軸突緩慢死亡所致的進行性和永久性失明[27]。高眼壓是其主要的危險因素。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號通路是細胞內重要的信號轉導途徑，通過作用于其多個下游激活因子，可誘導細胞增殖、抑制細胞凋亡及血管生成。有研究[28]發現，在慢性高眼壓(chronic ocular hypertensive, COH)模型中，PI3K/Akt信號通路的激活可以有效地抑制RGC凋亡和視網膜新生血管，提高RGC存活率。Li等[29]通過青光眼模型鼠建立，發現LncRNA MALAT1可以通過激活PI3K/Akt信號通路抑制青光眼的RGC凋亡。Wang等[30]通過研究發現，在高眼壓下，RGC中MALAT1的水平顯著下調，而miR-149-5p的水平顯著上調，呈劑量依賴性。在功能上，MALAT1的過表達或miR-149-5p抑制劑均可減輕對眼內壓升高環境下細胞生存力的抑制作用以及RGC凋亡的促進作用。該研究證明了MALAT1通過靶向青光眼中的miR-149-5p促進RGC的細胞增殖，并抑制RGC的細胞凋亡，闡述了青光眼可能的發病機制并推測MALAT1可能通過抑制RGC細胞凋亡在青光眼發病中發揮保護作用。但是周晴等[31]發現在糖尿病新生血管性青光眼的虹膜組織中MALAT1呈高表達，其可誘導炎癥反應，并進一步加劇糖尿病新生血管性青光眼的病變程度。MALAT1還可能與青光眼的病情進展有關。Zheng等[32]通過檢測86例青光眼患者和86名正常人的血清LncRNA MALAT1和LncRNA ANRIL表達水平，發現LncRNA MALAT1和LncRNA ANRIL在青光眼患者的血清中表達較低，并且與患者的病情有關。并認為LncRNA MALAT1和LncRNA ANRIL的聯合檢測對這種疾病具有很高的診斷價值，可能在未來共同作為判斷青光眼嚴重程度的重要指標。目前研究表明，MALAT1雖然在青光眼中表達上調，但對于其發揮保護作用亦或是促進疾病發展仍有爭議，還有待進一步研究。

2.4MALAT1與視網膜母細胞瘤視網膜母細胞瘤(retinoblastoma，RB)是一種罕見的嬰幼兒視網膜癌，全世界每年約有8 000名兒童被診斷為視網膜癌，是世界上最常見的兒童眼內腫瘤。目前有研究發現[33-34]，與正常視網膜相比，RB組織中MALAT1表達水平顯著升高，MALAT1在不同的RB細胞系(HXO-RB44、WERI-RB-1、SO-RB50和Y79)和正常視網膜細胞系(ARPE-19)中均有表達，但MALAT1在RB細胞系中的表達明顯上調，其中Y79細胞系的MALAT1表達最高。

近年來，有報道稱MALAT1與癌癥化療耐藥有關，并通過調節自噬促進癌癥進展[35-36]。自噬是一種分解代謝過程，涉及通過溶酶體機制降解細胞自身的成分，是清除哺乳動物細胞中異常蛋白質聚集體的重要降解途徑。Huang等[37]研究表明LncRNA MALAT1通過直接靶向miR-124抑制其表達，促進RB細胞的自噬；STX17(Syntaxin 17)是miR-124的下游靶點；MALAT1可以通過miR-124介導的STX17蛋白，參與調節RB細胞的自噬。Liu等[33]認為，沉默MALAT1基因能上調miR-124的表達，miR-124是MALAT1的一個靶點，并發現miR-124負向調節E-鈣黏蛋白轉錄阻遏子Slug的表達，確立了Slug作為miR-124的靶點。Slug進而使ERK/MAPK和Wnt/b-catenin通路失活，本研究闡述了RB中MALAT1-miR-124-Slug-ERK/MAPK和Wnt/β-catenin信號傳導途徑，為RB的治療提供了新的途徑。閆義濤等[38]認為，Sh-MALAT1可通過調控miR-570-3p促進RB細胞系SO-Rb50凋亡,減少該細胞的增殖與侵襲。Wang等[34]研究發現，MALAT1可以通過調節miR-20b-5p來上調轉錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)的表達，以此增加RB細胞增殖并減少凋亡，沉默MALAT1或過表達miR-20b-5p可抑制RB細胞的增殖并促進其凋亡，這提示MALAT1-miR-20b-5p-STAT3可能是MALAT1參與RB病程的可能通路。Gao等[39]通過抽取RB患者和正常人血清檢測MALAT1表達，并進行臨床與病理特征的相關性分析發現MALAT1的表達可能與RB患者的腫瘤大小、分型、臨床分級有關，這提示MALAT1可能成為RB預后判斷的新指標。

2.5其他Yao等[40]通過臨床和動物實驗發現，MALAT1在Müller細胞和RGC中的表達明顯上調，表明MALAT1功能障礙可能參與視網膜神經退行性病變過程。Zhang等[16]進一步發現與常規糖尿病小鼠相比，接受局部注射MALAT1 siRNA以抑制視網膜中MALAT1表達的糖尿病小鼠顯示視網膜感光細胞的功能和形態損傷減少。這表明，MALAT1干擾可能成為糖尿病神經退行性變臨床干預和治療的新方向。Wang等[41]發現MALAT1在在早產兒視網膜病變(retinopathy of prematurity, ROP)模型小鼠的視網膜中異常高表達，且論證了MALAT1可能參與ROP視網膜新生血管生成過程，抑制MALAT1表達可能通過改善視網膜新生血管生成來治療ROP。Yang等[42]在增殖性玻璃體視網膜病變(proliferative vitreoretinopathy, PVR)患者的玻璃體樣品中及原代視網膜色素上皮細胞中也檢測到了MALAT1表達，并證實了LncRNA MALAT1參與了TGF-β1誘導的人RPE細胞的上皮-間質轉化，為PVR的發病機制提供了新的認識。

3總結與展望

綜上所述，MALAT1在許多眼部疾病中有上調的趨勢，通過參與炎癥、氧化應激、新生血管生成、細胞遷移等多種病理生理過程，參與了DR、RB、ROP、PVR、白內障、青光眼等眼部疾病的發生和發展。目前MALAT1的研究集中于在各種疾病中的作用機制，對于臨床治療仍需大量臨床前期實驗來驗證其效果。基因靶向治療有更佳的治療效果及較少的副作用，是未來重要的研究方向。隨著對眼部疾病分子遺傳機制了解地不斷深入及新技術的發展，MALAT1有望成為基因治療的新靶點。