多发性骨髓瘤非编码RNA的研究进展

纪 伟， 吴洪坤， 周 琳

（第二军医大学长征医院实验诊断科，上海 200003）

多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一个复杂的血液恶性肿瘤，其特点是骨髓中浆细胞的异常克隆增殖[1]。MM为第二大常见血液疾病，占血液肿瘤的10%[2]。MM的发病是一个逐步演化的过程，从最初的意义不明的单克隆丙球蛋白病（monoclonal gammopathy of undetermined significance，MGUS）到冒烟型、髓内MM，最后演化为非骨髓MM /浆细胞白血病（plasma cell leukemia，PCL）[3]。骨髓瘤的诊断标准包括骨髓中至少有10%的骨髓瘤细胞，血液和尿液中有单克隆免疫球蛋白，骨髓瘤相关的终末器官和组织损伤（包括高钙血症、肾功能障碍、贫血、免疫缺陷和骨质破坏）[1]。在临床治疗中，尽管免疫调节因子（来那度胺、泊马度胺）或蛋白酶体抑制剂（硼替佐米、卡非佐米）等新兴疗法显著提高了患者的治疗反应率和总体生存率，但MM仍然不可治愈[4]。

人类基因组计划显示，至少90%的人类基因组转录RNA，但是只有不到2%的RNA编码蛋白质[5-6]。非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）是一类没有或很少有蛋白质合成能力的RNA，其中包括核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）、微小RNA（microRNA，miRNA）和长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）等。miRNA是一种短非编码RNA，长度为20～24个核苷酸，可以抑制翻译或降解mRNA[7]。miRNA通过参与基因表达控制多种生物过程如细胞生长、分化、发育和细胞凋亡[8]。在多种疾病中，有些miRNA分子目前被认为是促癌基因或抑癌基因。lncRNA长度超过200个核苷酸[9-10]，其功能是作为重要的监管者，参与转录时基因的调控、转录后表观遗传水平的表达[9-11]，并参与多种疾病的生物学过程[12]。我们围绕lncRNA在MM的生物学功能、临床参数以及治疗应用等方面进行综述。

1 ncRNA在MM分子发病机制中的作用

miRNA在MM中的浆细胞分化发育、信号通路分子、骨髓微环境调控表观遗传等方面发挥重要的调控作用。一项针对正常人、MGUS和MM患者的研究发现，骨髓浆细胞中部分异常表达的miRNA分子与MM的进展密切相关，特别是在MGUS 和 MM患者中，miRNA-181、miRNA-106b～25原癌簇 （miRNA-93、miRNA-106b和miRNA-25）以及miRNA-21的表达水平明显上调，在MM样本中，只有miRNA-32和miRNA-17～92簇，尤其是miRNA-19a和miRNA-19b的表达明显上调。这些miRNA分子可能通过参与浆细胞的功能调节在MM的疾病进展中发挥调控作用[13]。

此外，miRNA分子通过调控抑癌基因P53肿瘤蛋白（tumor protein P53，TP53）网络在骨髓细胞增殖和分化中起关键作用。miRNA-25和miRNA-30d在MM患者中的表达水平高于健康人群，并且TP53的表达水平与这2个miRNA的表达水平呈显著负相关。当抑制这2个miRNA功能时，可以显著提高TP53表达水平，增强骨髓细胞凋亡。在MM中miRNA-192和miRNA-215通过靶向胰岛素生长因子（insulin-like growth factor，IGF）信号通路防止浆细胞迁移到骨髓中。在MM中，常存在13q14染色体的缺失，miRNA-15a和miRNA-16位于该区域，这2个miRNA分子通过靶向调控蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）、核糖体蛋白S6、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）活化因子有丝分裂原激活蛋白3激酶（mitogenactivated protein 3 kinase，MAP3K）和三磷酸肌醇（inositol trisphosphate，IP3）来调控骨髓细胞增殖和生长[14]。进一步的体内外实验表明，其能抑制MM细胞导致的内皮细胞生长和毛细血管的形成，抑制MM细胞在骨髓微环境中的迁移和增殖，对逆转骨髓基质细胞有促进作用，从而发挥抗MM作用。

表观遗传畸变，包括DNA甲基化和/或组蛋白修饰，已成为miRNA异常调节的主要原因[15-17]。以MM患者为研究对象，采用甲基化聚合酶链反应分析4个miRNA分子的甲基化，结果发现在启动子区超甲基化的miRNA-34a和miRNA-124-1在MM的发病机制和疾病进展中并不像在其他疾病中那样发挥作用，相反在复发或进展患者中常常发现抑癌基因miRNA-34b被表观遗传沉默。而miRNA-203的甲基化则出现在骨髓发病早期，通过靶向环磷酸腺芳反应元件结合蛋白-1（cyclic AMP response element-binding protein-1，CREB-1）来抑制细胞增殖[18]。有研究探讨复发或难治性患者中的miRNA的甲基化状态，发现miRNA-152、miRNA-10b-5p和miRNA-34c-3p存在超甲基化调控，且在MM中表达水平下调，当去甲基化或过表达上述miRNA分子时，发现可以诱导细胞凋亡，抑制细胞增殖，并能下调这些miRNA分子的靶基因—DNA甲基转移酶1（DNA methyctransferace 1，DNMT1）、E2F转录因子3（E2F transcription factor 3，E2F3）、β-转导重复相容蛋白（beta-transducin repeat containing，BTRC）和Myc结合蛋白（Myc-binding protein，MYCBP）的表达水平[19]。

除了畸变的DNA甲基化，在MM患者中通过组蛋白修饰调节的miRNA也有报道。有t（4；14）突变的MM患者，miRNA-126的下调是通过MM MSE结合域蛋白（multiple myeloma SET domain，MMSET）的染色修饰来进行的，导致c-Myc上调，加强MM细胞的扩散[20]。

近年来，lncRNA在MM的分子发病机制中的作用逐渐被重视。最近有文献报道，在一项关于20例MGUS患者、33例冒烟型MM患者、170例MM患者、36例髓外MM和9名健康人群的研究中，运用一种新的微阵列方法来检测lncRNA在浆细胞的表达，结果发现相比于正常对照组，有31例MM患者样本中lncRNA异常表达，其中肺腺癌转移相关转录子1（metastasisassociated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）在MM患者中显著上调，进一步分析发现该分子与多种信号分子途径密切相关，可以调节细胞增殖，涉及细胞周期调控、P53调节的DNA损伤反应和miRNA的成熟过程。短暂的MALAT1过表达还可增强MM细胞的增殖和裸小鼠肿瘤的形成[21-22]。另外，还发现有21个lncRNA的表达在浆细胞恶性阶段逐步下调，提示这些lncRNA可能在疾病的进展中起一定的作用[23]，但有关lncRNA在浆细胞恶性疾病中的作用和意义研究则较为少见。

2 ncRNA在 MM患者临床预后中的作用

有研究表明，除了在分子发病机制中的作用外， miRNA还在分析临床参数如危险分层和生存期方面等存在一定的应用价值，miRNA-15a和miRNA-16在国际分期系统（international staging system，ISS） Ⅲ期MM患者中表达水平显著降低，然而在ISS Ⅰ和ISS Ⅱ期的MM患者中表达水平明显升高[24]。与此相反，miRNA-181a和miRNA-181b在ISS Ⅱ和ISS Ⅲ期患者中则表达较高[14]。miRNA-886-5p、miRNA-17和miRNA-18a表达高的MM患者总体生存期更短。因此，miRNA-866-5p、miRNA-17和miRNA-18a可以对预后进行分层，进一步提升基于ISS和荧光标记的原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization，FISH）的骨髓瘤疾病危险分层的敏感性[25]。最近的研究发现，循环miRNA分子具有作为新型生物标志物的潜力。与健康人的血浆相比，6个miRNA（miRNA-148a、miRNA-181a、miRNA-20a、miRNA-221、miRNA-625和miRNA-99b）在MM患者血浆中的表达水平显著上调。miRNA-1308和miRNA-720对MM和MGUS具有一定的鉴别诊断作用[26]。血清中miRNA-34a和let-7e组合应用可以鉴别诊断正常人群和MM患者，敏感性为80.6%，特异性为86.7%。miRNA-744和let-7e表达低的MM患者总体生存期更短并且有较高的复发率。低水平的miRNA-744、let-7d、let-7e与高ISS分期有关，且低水平的miRNA-744、miRNA-130a、let-7d还与高DS（Durie-Salmon）分期有关[27]。

最近的研究报道，除了miRNA分子外，lncRNA也具有一定的临床预示价值，相比正常健康人群，MALAT1在MM患者中显著高表达[28-29]，这表明MALAT1在MM患者中有异常表达。当MM患者治疗后，MALAT1的表达水平显著降低，并与正常健康人的表达水平相近。与治疗后的MM患者相比，MALAT1在进展期以及复发MM患者中的表达显著增加。另外，MALAT1的动态变化与MM的疾病状态相一致，说明MALAT1可以作为早期预测疾病进展的标志，而且lncRNA在初诊MM患者中的异常表达也提示其有作为MM诊断和预后标志物的潜力[30]。

3 ncRNA在MM治疗中的作用

miRNA通过下游靶分子控制多种重要的基因和信号通路，在癌症治疗方面有一定的潜力。如在MM细胞株和MM小鼠动物模型中，miRNA-29b已经被证明可以抑制骨髓瘤细胞的生长，其可以加强硼替佐米的抗肿瘤活性，增强硼替佐米引起的细胞凋亡作用[31]。进一步研究还发现，miRNA-29b抑制骨髓瘤细胞的功能是通过靶向DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT），继而去甲基化，激活抑制细胞因子信号1（suppressor of cytokine signalling 1，SOCS1）来抑制白细胞介素6-酪氨酸激酶-信号传导与转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信号[32]。又如在骨髓微环境中，miRNA-21可以抑制MM细胞的生长，还可以与地塞米松和阿霉素发挥协同作用[13-33]，而且STAT3可以直接诱导miRNA-21的上调，从而增强STAT3的致癌潜力。另外， miRNA-21还可以靶向STAT3的蛋白抑制剂（protein inhibitor of activated STAT3，PIAS3），通过形成一个负反馈回路来间接抑制STAT3。

近来有研究发现，miRNA192、miRNA-194和miRNA-125可能通过靶向IGF1和胰岛素样生长因子1受体（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R）来抑制MM细胞的迁移和侵袭[34]。据报道，miRNA-15a也与骨髓微环境密切相关，miRNA-15a的表达水平在MM患者骨髓微环境中是降低的，下调miRNA-15a能降低骨髓瘤细胞对硼替佐米和美法仑的敏感性[21-35]。在骨髓微环境中，恢复miRNA-15a对蛋白激酶B、NF-κB和血管内皮生长因子的抑制活性，可以发挥抗肿瘤效应[14-24]。

4 总结

总之，miRNA在MM的发病分子机制中作用关键，具有改善MM的诊断和治疗现状的潜力。未来的研究应集中在探讨MM患者中miRNA的特征和在MM诊断治疗预后中的临床应用，从而更好地为MM疾病的分层、预测和治疗服务。在MM的治疗中，miRNA可以说是最有前景的治疗方式之一，可以单独或结合目前治疗策略提高对MM的治疗效果。在MM的发病机制研究中，lncRNA的研究是一个新兴领域，其可以调节关键的生物过程，包括细胞增殖和分化，很多lncRNA的调节在不同形式的浆细胞表达中失调。总之，miRNA的异常表达与MM密切相关。

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