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综述│lncRNAs在淋巴造血系统肿瘤中的研究进展

长链非编码RNAs(lncRNAs)是长度≥200个核苷酸的非蛋白编码转录子。多数lncRNAs在肿瘤组织中显示致癌基因的作用,通过影响肿瘤细胞的增生、迁移、浸润和转移促进肿瘤的发生发展;部分lncRNAs已成为特定肿瘤的诊断及预后标志物。对其表达、功能及机制的研究成为当前肿瘤研究的热点,但多集中于上皮源性肿瘤。本文旨在对lncRNAs在淋巴造血系统肿瘤中的研究进展进行综述。

 

一、lncRNAs的结构、功能及作用机制

 

大多数lncRNAs 通过RNA聚合酶Ⅱ进行转录,通过5'加帽和3'多聚腺苷酸加尾。最近通过GEN⁃CODE的评估,人类基因组包含约16 000个基因,编码超过28000个不同的lncRNAs转录子。

 

1.  lncRNAs的结构

 

Novikova等首次报告类固醇受体RNA活化子(SRA)这种人类ln⁃cRNA的二级结构。SRA共激活几种人类性激素受体并与乳腺癌强相关。研究人员发现这种lncRNA具有复杂的结构,由4 个域构成,有多种二级结构成分。lncRNAs的促进子富于A/T核苷酸但CpG模式较少,包含特征性的结合序列,并具有独特的与蛋白编码基因相关的染色质标记模式。

 

2.  lncRNAs的定位与功能

 

lncRNAs在细胞内的定位某种程度上决定其功能,核内lncRNAs与核染色质发生相互作用;胞浆ln⁃cRNAs可以调节mRNAs的稳定性或翻译过程,以及影响细胞信号的级联放大作用。近期研究表明,通过ChIRP、Chart 和RAP 等方法阐明lncRNAs 通过与DNA、染色质、信号通路、调节蛋白以及细胞内各种RNA之间的相互作用而发挥功能。

 

在人细胞中Hox 转录反义RNA(HOTAIR)从HoxC 基因簇转录,并且通过反式作用表观抑制HoxD 簇。单纯靶向去除HOTAIR位点确实影响HoxD基因的表达。新近发展的技术如CRISPR-Cas9系统可以进行有效靶向基因组设计。这些体内靶向去除研究对于揭示很多ln⁃

cRNAs的真正功能是非常重要的。

 

3.  lncRNAs作用机制

 

lncRNAs的作用机制依赖于与细胞大分子之间的相互作用(图1)与核染色质结合的lncRNAs可以通过控制局部染色质的结构(上部)或指向招募调节分子到特定位点(下部)来调节基因的表达(图1A);lncRNAs与多个蛋白之间的作用可以促进蛋白复合物的组装(上部)或影响蛋白与蛋白之间的相互作用(下部)(图1B);mRNAs与lncRNAs的相互作用可以影响蛋白发挥作用,这些蛋白参与mRNAs代谢的多个方面,包括影响剪接、mRNAs的稳定性、翻译(上部)以及去除对应靶mRNAs 的miRNAs(下部)(图1C)。

 

4.  lncRNAs与miRNAs的相互作用

 

特定的ln⁃cRNAs与miRNAs可以相互调节。在血细胞分化过程中证实miRNAs和lncRNAs有互补表达模式。lncRNAs 被假设作为竞争性内源性RNA(ceRNA)或者RNA 海绵,以这种方式与miRNAs相互作用。

 

二、lncRNAs在淋巴造血系统肿瘤中的研究进展

 

1. lncRNAs与非霍奇金淋巴瘤

 

lncRNAs与滤泡性淋巴瘤

 

本文通过微阵列芯片方法对比3a级FL和反应性增生的淋巴结,发现1580个lncRNAs上调表达,1 213个lncRNAs下调表达。在这些lncRNAs中,189个lncRNAs显示明显差异表达,其中152个lncRNAs上调表达,37个lncRNAs下调表达。本研究观察到上调表达的lncRNAs多于下调表达者。通过qRT-PCR在独立样本中的验证发现,ENST00000545410在FL3a中显示明显上调表达,但是其生物学功能仍亟待研究。有研究提示,其潜在的功能和分子机制将被进一步阐明,以明确其是否在滤泡性淋巴瘤(FL)的发生机制中具有一定的作用。

 

lncRNAs与弥漫性大B细胞淋巴瘤


Verma等通过RNA-seq及生物信息学分析,证实了2632个新的含多个外显子的lncRNAs,其中约2/3不表达于正常B细胞,并且很多lncRNAs具有接合结构。在弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)的生发中心B 细胞亚型(GCB 型)和活化B 细胞亚型(ABC型)中,超过1/3的lncRNAs出现差异表达。在DLBCL中发现的2632个lncRNAs 显著扩大淋巴瘤转录组的范围,证实这些lncRNAs 在DLBCL形成和(或)维持方面的潜在作用。

 

lncRNAs与伯基特淋巴瘤

 

在多种人类恶性肿瘤中,染色体8q24位点的扩增是经典的致瘤事件,它导致MYC 基因的扩增,越来越多的证据表明在MYC 驱动的肿瘤中lncRNAs 亦发挥着重要作用。Tseng等发现在伯基特淋巴瘤(BL)中,PVT1是位于t(2:8)易位断裂点的lncRNA,它使人类的免疫球蛋白增强子位于PVT1-MYC的融合位点上。在MYC 致瘤小鼠模型上,仅单一拷贝的MYC 扩增对于增强肿瘤的形成是不够的,当包括MYC和lncRNA Pvt1多基因片段扩增时,肿瘤的发展得到有效促进。

 

Doose等证实在IG-MYC阳性的BL中有13个差异表达的lncRNAs,并且这些lncRNAs在细胞系中被MYC调节的趋势是相同的。其中,MYC诱导的长链非编码RNA(MINCR)在MYC阳性的淋巴瘤中显示与MYC表达强相关。推测MINCR参与MYC转录网络中控制细胞周期基因表达的过程。

 

lncRNAs与T细胞淋巴瘤

 

Lee等通过对恶性塞扎里细胞(SC)和非恶性的CD4+ T细胞进行全转录组配对末端测序,证实SC和蕈样霉菌病相关的lncRNAs和新的转录子。针对差异表达基因的信号通路分析表明PI3K/Akt、TGFβ、NF-κB 和T-cell受体信号通路均出现调节异常。生物信息学分析证实21个SC相关的lncRNAs。该研究显示塞扎里综合征(SS)转录组的特征,并支持在人类恶性肿瘤中lncRNAs失调的现象。

 

2.  lncRNAs与霍奇金淋巴瘤

 

霍奇金淋巴瘤(HL)是生发中心B细胞起源的恶性淋巴瘤。Tayari等研究正常B 细胞亚群、HL 细胞系和HL 组织中lncRNAs 的表达。在HL和正常生发中心B细胞中观察到475个ln⁃cRNAs明显差异表达。应用RNA荧光原位杂交技术在原发HL组织中显示3个lncRNAs的肿瘤细胞特异性表达,这3个lncRNAs有可能成为有价值的生物标志物。

 

3.  其他

 

小淋巴细胞性淋巴瘤/慢性淋巴细胞白血病(SLL/CLL)和多发性骨髓瘤

 

Isin等为探究CLL和多发性骨髓瘤(MM)患者循环lncRNAs水平,选取5个lncRNAs为研究对象,包括TUG1、lincRNA-p21、MALAT1、HOTAIR和GAS5。lincRNA-p21是在慢性淋巴细胞白血病(CLL)组唯一显示明显变化的分子,而其他的lncRNAs在MM组有显著改变。这些lncRNAs的差异表达显示其具有组织和病变特异性,可作为特定疾病的有潜力的标志物。

 

前驱B细胞急性淋巴细胞白血病

 

Malavé等通过对人类前驱B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)样本的基因表达谱研究发现lncRNAs的差异表达。其中,BALR-6(B-ALLassociated long RNA-6)显示最高表达并具有MLL重排。功能实验显示,在人类B-ALL细胞系中siRNA介导的BALR-6敲除,降低细胞增殖和增加细胞死亡;而在人类和小鼠细胞系中过表达BALR-6 的异构体,增加细胞增殖和减低了细胞凋亡。这些研究支持lncRNA BALR-6在B-ALL中具有促进肿瘤细胞存活的作用。

 

三、lncRNAs作为肿瘤诊断标志物

 

除了在肿瘤生物学上的可能作用之外,lncRNAs已作为一种新的有希望的肿瘤标志物出现,其在不同类型恶性肿瘤的诊断方面具有较好的应用前景,如前列腺癌、胃癌、肝癌等。

 

四、lncRNAs作为肿瘤预后标志物

 

多数lncRNAs发挥致癌基因的作用,其表达与预后差成正相关,使其成为可提示预后的生物标记物。Peng等发现lncRNA LUNAR1的高表达与分期和国际预后指数(IPI)明显相关。实验证实敲除LUNAR1可明显抑制DLBCL细胞的增生,提示其可作为候选的预后标志物。转移相关肺腺癌转录子1(MALAT1)是早期肺腺癌转移状态的预测因子。在人肺癌细胞敲除MALAT1基因模型中,显示MALAT1具有调节转移相关基因的功能,并在肺癌荷瘤小鼠模型中得到验证。


少数lncRNAs具有抑癌基因的作用。生长抑制特异性5(GAS5)是肿瘤抑制lncRNA。GAS5 在肾细胞癌等肿瘤中下调表达。低水平的GAS5提示肿瘤患者有较差的预后。

 

五、lncRNAs作为潜在的治疗靶点


靶向lncRNAs的治疗现正成为肿瘤靶向治疗的探索领域之一。小分子干扰RNA既可有效去除胞浆lncRNAs,也可成功靶向核lncRNAs;此外,反义寡核苷酸(ASOs)是嵌合的RNA/DNA 寡核苷酸,可指导RNase H 来裂解互补的靶mRNAs或lncRNAs。临床前实验显示ASOs靶向肿瘤相关lncRNAs的有效性。如在小鼠MMTV-PyMT乳腺癌模型中,ASOs靶向MALAT1在体内通过促进胞囊分化,增加细胞黏附和降低迁移显示出治疗效果。

 

六、结语


目前,对于lncRNAs的大部分研究局限于肿瘤组织/细胞系与正常组织/细胞系中的差异表达,对其功能和机制的研究尚处于起步阶段,亦是未来研究之重点和热点。期待随着新的分子技术的发展与对肿瘤lncRNAs 通路的不断加深认识,将会为基于ln⁃cRNAs的肿瘤诊断、靶向治疗及预后分析提供更多的信息和机会。


(文中稍有筛减)


作者:潘毅;孙保存

来源:中国肿瘤临床2017年第44卷第2期

 

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