长链非编码RNA在骨肉瘤中表达的研究进展

顾宗欣，王五洲

(1.湖北省第三人民医院阳逻院区骨外科，湖北 武汉 430415；2.中国人民解放军第89医院骨外科，山东 潍坊 261021)

长链非编码RNA在骨肉瘤中表达的研究进展

顾宗欣1，王五洲2*

(1.湖北省第三人民医院阳逻院区骨外科，湖北 武汉 430415；2.中国人民解放军第89医院骨外科，山东 潍坊 261021)

人类基因组中有超过98%的序列不编码蛋白质，这些不能编码蛋白质的RNA分子统称为非编码RNA(non-coding RNA)[1]。非编码RNA可按其分子量大小分为短链非编码RNA、中链非编码RNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA，LncRNA)三类。LncRNA 是一类转录本长度大于200个核苷酸的非编码RNA分子，依据其位置亦可分为反义LncRNA、正义LncRNA、双向LncRNA、基因间LncRNA及基因内LncRNA五种类型。在人类基因组中，LncRNA可参与基因组印记、染色质修饰、X染色体沉默、转录干扰和激活及核内运输等过程[2]。

近年来研究发现，LncRNA在肿瘤中异常表达，并参与肿瘤的发生发展过程。LncRNA在肿瘤中的作用越来越突出，已成为继微小RNA(microRNA)之后的又一研究热点。例如，肺腺癌转移相关转录本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)在结肠癌、肝癌和肺癌中表达上调，干扰MALAT1表达可明显抑制癌细胞的转移能力[3-5]。UCA1(urothelial carcinoma associated-1，UCA1)在肺癌组织中呈现高表达，过表达UCA1能促进肿瘤细胞的增殖、侵袭及耐药[6]。H19在肝癌、乳腺癌及膀胱癌中表达量升高，并发挥促癌作用[7-8]。此外，生长阻滞特异转录本5(growth arrest specific 5，Gas5)在肠癌、肺癌及乳腺癌中呈现明显低表达，并与肿瘤细胞的转移密切相关[9-11]。

骨肉瘤是高度恶性的实体肿瘤，在儿童和青少年中的发病率较高[12]。骨肉瘤好发于长骨干骺端，并以股骨远端和胫骨近端最为常见。骨肉瘤主要为溶骨性肿瘤，少数为成骨性肿瘤。骨肉瘤组织学特征为肿瘤细胞直接成骨并产生骨基质，骨膜下骨皮质和髓腔内部均可发生浸润转移。临床骨肉瘤的转移率和病死率极高，随着手术及新辅助化疗等技术的进步，目前临床上骨肉瘤患者的5年生存率可提高到 60%～70%，但仍有许多患者由于化疗抵抗而出现复发和转移。近年来研究发现，骨肉瘤发生过程中存在染色体增加或丢失，肿瘤抑制基因的突变以及表观遗传学修饰的改变。迄今为止，关于骨肉瘤发生发展具体分子机制仍不清楚。因此寻找有效的早期诊断、预后标志物及有效治疗策略，对提高骨肉瘤患者的生存率及改善患者整体治疗水平至关重要。通过整理文献，笔者发现许多LncRNA的异常表达与骨肉瘤的发生发展有密切关系，因此本文就这些LncRNA在骨肉瘤中的表达及功能进行综述。

1 骨肉瘤中 LncRNA的表达异常

随着LncRNA的发现以及研究的深入，越来越多的LncRNA被证明在骨肉瘤中异常表达，表达上调或者下调LncRNA与骨肉瘤的发生发展等过程密切相关。

Li等[13]通过芯片发现403个LncRNA在骨肉瘤组织中高表达，而798个LncRNA在骨肉瘤组织中低表达。Zhang等[14]通过芯片发现LncRNA ODRUL(osteosarcoma doxorubicin-resistance related up-regulated LncRNA)在骨肉瘤细胞系中呈现显著高表达。Zhu等[15]通过芯片发现骨肉瘤中1，761个上调的LncRNA和1，704个下调的LncRNA。研究发现，骨肉瘤中上调的LncRNA还包括 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转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)及EWSAT1(Ewing sarcoma-associated transcript 1，EWSAT1)；下调的LncRNA包括：母系表达基因3(maternally expressed 3，MEG3)、肿瘤抑制因子候选基因7(tumor suppressor candidate 7，TUSC7)、BC040587、HIF2PUT(hypoxia-inducible factor-2α promoter upstream transcript，HIF2PUT)、ENST00000480739和LOC285194。

2 LncRNA与骨肉瘤的增殖

LncRNA可作为致癌基因或者抑癌基因在骨肉瘤中发挥调控作用。一般认为，高表达的LncRNA在骨肉瘤中发挥致癌作用，可促进肿瘤细胞增殖；而低表达的LncRNA在骨肉瘤中发挥抑癌作用，可抑制肿瘤细胞增殖。

2.1 致癌作用的LncRNA Yin等[16]研究发现在骨肉瘤MG63 和 SAOS-2 细胞系中过表达LncRNA MFI2可促进细胞的增殖，而干扰其表达则抑制细胞的增殖。Sun等[17]研究发现FGFR3-AS1高表达可促进骨肉瘤的增殖能力。Qian等[18]研究报道在骨肉瘤细胞中上调PACER的表达，可增加细胞的生长及克隆形成能力。此外，体外实验研究亦发现MALAT1、TUG1和HOTAIR具有促进骨肉瘤细胞增殖的作用。

2.2 抑癌作用的LncRNA Cong等[19]研究发现在骨肉瘤HOS和MG63细胞系中，TUSC7可明显抑制细胞的增殖和克隆形成能力。Wang等[20]研究发现过表达HIF2PUT可明显抑制骨肉瘤细胞的增殖。

3 LncRNA与骨肉瘤的转移

骨肉瘤具有极高的转移发生率。近来研究表明，LncRNA在骨肉瘤转移中亦发挥重要作用，一些LncRNA对骨肉瘤的转移起促进作用，另外一些则起抑制作用。

3.1 促进肿瘤转移的LncRNA Zhao等[21]研究报道HNF1A-AS1的表达水平与骨肉瘤的转移密切相关，体外过表达HNF1A-AS1可促进骨肉瘤细胞侵袭和迁移。Chen等[22]研究发现BCAR4可促进骨肉瘤细胞侵袭和迁移。Li等[23]研究发现过表达UCA1可促进骨肉瘤细胞侵袭。Ruan等[24]研究发现SNHG12与骨肉瘤的转移密切相关，上调其表达可促进骨肉瘤细胞迁移。此外，体外实验发现MALAT1、HOTAIR、PACER和HULC过表达均可增加骨肉瘤细胞的转移能力。

3.2 抑制肿瘤转移的LncRNA Sun等[25]研究提示过表达ENST00000480739可显著抑制骨肉瘤细胞侵袭。Cong等[19]研究亦发现低表达的TUSC7与骨肉瘤转移密切相关，敲低TUSC7的表达可明显降低肿瘤细胞的侵袭能力。

4 LncRNA与骨肉瘤的凋亡

肿瘤的发生与细胞凋亡失常密切相关。当细胞凋亡机制遭到破坏，细胞数目将会增多，从而导致肿瘤的发生。一些LncRNA可通过影响细胞凋亡导致细胞过度生长，从而影响肿瘤发生。例如，HOTAIR可抑制骨肉瘤细胞凋亡，敲低其表达，可明显增加肿瘤细胞的凋亡。Yin等[16]研究发现LncRNA MFI2可明显抑制骨肉瘤细胞的凋亡。Zhang等[26]研究发现骨肉瘤细胞中敲低TUG1的表达，可明显促进其凋亡。此外，最近研究发现TUSC7、UCA1和SNHG12亦与骨肉瘤细胞的凋亡密切相关。

5 LncRNA与骨肉瘤的预后

近年来研究发现，LncRNA与骨肉瘤的预后密切相关。Sun等[27]检测 78例骨肉瘤患者癌组织和相对癌旁组织中HULC的表达情况，结果发现骨肉瘤患者癌组织中HULC的表达明显高于癌旁组织，进一步研究表明高表达的HULC患者生存时间明显低于低表达的HULC患者。Ma等[28]研究发现骨肉瘤患者中TUG1的表达与肿瘤预后密切相关。Li等[29]研究提示高表达的HOTTIP骨肉瘤患者生存时间明显低于低表达的HOTTIP患者。此外，研究发现，MEG3、TUSC7、UCA1、MALAT1及BANCR亦与骨肉瘤患者的预后密切相关。

6 结论与展望

骨肉瘤发生发展与各种肿瘤调控因子表达失控密切相关，一些癌基因的激活和抑癌基因的抑制，从而导致失控的细胞增殖、凋亡及侵袭等，最终导致肿瘤的形成。LncRNA是一类重要的调控分子，越来越多的证据表明其可调节或者通过影响基因表达促进或抑制肿瘤细胞生长，LncRNA异常表达通常会导致肿瘤的发生发展。

LncRNA对基因表达调控模式的类型主要包括：通过影响基因启动子转录而调控目的基因的表达；通过影响RNA聚合酶Ⅱ的活性而调控下游基因的表达；通过与目的基因的转录本形成互补双链而调控其表达；通过与特定蛋白质结合而调控下游基因表达；通过与特定蛋白质结合而改变其在细胞质中的定位。目前大部分LncRNA在骨肉瘤中的作用机制仍不清楚，但少数LncRNA在骨肉瘤的作用机制已被阐明。如Gas5可具有糖皮质激素受体DNA结合元件的类似发夹结构，它可与启动子结合，从而影响下游靶基因表达。HULC是一种具有“海绵”作用的LncRNA，它能够结合并抑制目的基因的转录本的活性，再进一步影响骨肉瘤的发生。HOTAIR可诱导致H3组蛋白的第27位赖氨酸甲基化，进而影响RNA聚合酶Ⅱ的活性。MALAT1可与特定蛋白质结合，进而影响下游基因的表达。此外，H19通过影响基因组印记，从而调控骨肉瘤的生长及转移。

分子生物学的发展为疾病的分子机制研究带来丰硕的成果。随着对骨肉瘤中LncRNA功能的不断探索，LncRNA在骨肉瘤的发生、发展及预后中的作用越来越受到研究者们瞩目，一些LncRNA将为骨肉瘤的基因治疗提供更多潜在的靶点。目前为止，LncRNA在骨肉瘤中的研究仍处于初步探索阶段，面临的困难较多，如高质量数据库的缺乏、研究手段的相对贫乏以及大多数LncRNA在骨肉瘤中的分子机制尚不明确等。这些困难仍需研究者不断努力，以便尽早揭示LncRNA在骨肉瘤发生发展中的分子机制，提高骨肉瘤患者诊治水平。

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1008-5572(2017)04-0336-04

R738.1

A

2016-10-12

顾宗欣(1972- )，男，副主任医师，湖北省第三人民医院阳逻院区，430415。

*本文通讯作者：王五洲

顾宗欣，王五洲.长链非编码RNA在骨肉瘤中表达的研究进展[J].实用骨科杂志，2017，23(4)：336-339.