长链非编码RNA对骨肉瘤影响的研究进展

田记超，徐宁，刘昊阳，杨卫良

(哈尔滨医科大学附属第一医院骨科二科，哈尔滨 150001)

骨肉瘤是青少年最常见的具有高度侵袭性的骨恶性肿瘤，病变来源于间充质细胞[1]，病死率很高[2]，以产生骨样组织的恶性梭形基质细胞为特征，多发于四肢长骨干骺端，以股骨远端最常见[3]。目前临床骨肉瘤治疗已取得巨大进步，治疗方法主要包括传统手术切除、新辅助化疗和放疗，但患者预后未见明显改善。目前我国骨肉瘤患者的5年生存率为37.5%～77.6%，治疗后复发及肺部转移患者的平均生存时间一般不超过1年，生存率常低于20%[4]。因此，提高骨肉瘤患者的早期筛查率、改善确诊患者的生活质量及预后、探究骨肉瘤发生发展的分子机制、寻找新的早期筛查和晚期治疗分子标志物及治疗靶点十分重要。长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)在骨肉瘤中起重要作用，可以显著调节骨肉瘤的病理生理特性和表型[5]，该作用涉及多种过程，主要包括基因表达、染色质重塑及转录[6]。研究表明，lncRNA是很好的竞争性内源性RNA即“分子诱饵”，可以调节微RNA(microRNA，miRNA)的表达，并参与肿瘤的发生、发展及转移[7]。随着研究的不断深入，多种lncRNA可作为骨肉瘤潜在的预后指标、生物标志物及治疗靶点。现就lncRNA分子影响骨肉瘤发生发展的研究进展予以综述，以期为骨肉瘤的早期诊断、治疗提供新思路。

1 lncRNA概述

lncRNA是一种长度大于200个核苷酸的RNA小分子，具有多种功能，可调节细胞核中的染色质结构和基因表达，并控制信使RNA加工、转录后调控、细胞信号转导以及细胞质中的蛋白质活性[8]，但lncRNA并不具备编码蛋白质的功能，其表达多样性与细胞的生长分裂高度相关[9]。研究证实，lncRNA在干细胞的维持和分化、细胞自噬和凋亡、胚胎发育调节中发挥重要作用，可作为内源性RNA通过海绵机制调控miRNA的功能[10]。在分子结构上，lncRNA通常较长，具有信使RNA样结构，经过剪接之后，具有polyA尾巴与启动子结构，分化过程中呈动态表达，且具有不同的剪接方式。lncRNA与包括不同类型恶性肿瘤以及心血管疾病在内的多种疾病有关[11-12]。

2 lncRNA在骨肉瘤发生发展中的作用

2.1lncRNA分子对骨肉瘤发生、发展的促进作用 近年来，骨肉瘤的相关基因研究发展较为迅速，关于lncRNA的机制大体可分为3个方面：①lncRNA作用于靶向miRNA；②lncRNA作用于相关信号通路；③lncRNA作用于相关细胞因子或基因。在骨肉瘤中发挥促进作用的基因明显多于抑制作用的基因，其与lncRNA易突变性的关系尚未明确，现就已明确的在骨肉瘤发生、发展、转移起促进作用的lncRNA作以说明。

2.1.1作用于miRNA起促进作用的lncRNA lncRNA在机体中的作用机制复杂，有研究发现，lncRNA-myoslide可抑制miR-1286的表达，而miR-1286直接靶向作用于RAB13并抑制其表达，RAB13是多种癌症的致癌基因，故lncRNA-myoslide可通过抑制miR-1286间接促进RAB13的表达，从而促进肿瘤的恶性进展。可见，lncRNA-myoslide可能成为骨肉瘤的潜在肿瘤标志物[13]，其在骨肉瘤发生发展中的作用值得进一步探讨。Jin等[14]发现，lncRNA SND1-IT1(lncRNA staphylococcal nuclease domain-containing 1-intron transcript 1)通过作用于miR-665促进骨肉瘤的增殖和侵袭，故认为lncRNA SND1-IT1是治疗骨肉瘤的潜在靶点之一。另有研究发现，lncRNA胸腺生成素反义RNA1通过与miR-199a-5p竞争性结合介导WNT7B表达，进而促进骨肉瘤进展，但其在骨肉瘤中的具体作用机制仍需进一步探索[15]。近年来，lncRNA嗅觉受体3家族A亚家族成员4被认为是许多肿瘤的致癌基因，为恶性肿瘤的研究提供了新思路。lncRNA嗅觉受体3家族A亚家族成员4在胃癌及乳腺癌中均异常表达，并作为致癌基因促进肿瘤的发生、转移和血管生成[16]。基于以上研究，Yang等[17]发现，lncRNA嗅觉受体3家族A亚家族成员4通过靶向miR-1227-5p促进骨肉瘤细胞的增殖和侵袭。lncRNA核仁小RNA宿主基因16在多种肿瘤进展中起关键作用，有研究证实，lncRNA核仁小RNA宿主基因16通过miR-340在骨肉瘤细胞中作为致癌的lncRNA发挥作用，参与骨肉瘤细胞的迁移和侵袭[18]，有望成为骨肉瘤早期诊断的肿瘤学标志物。另外，近年研究表明，lncRNA细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2B反义转录子1(lncRNA cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense RNA 1，lncRNA CDKN2B-AS1)在多种恶性肿瘤中起重要作用，有学者发现lncRNA CDKN2B-AS1在骨肉瘤组织和细胞中表达显著上调，并通过miR-4458正调控MAP3K3的表达，从而促进骨肉瘤的发生；此外，敲除lncRNA CDKN2B-AS1基因可明显抑制上皮-间充质转化，从而减少细胞的增殖、迁移和转移[19]。因此，lncRNA CDKN2B-AS1有望成为治疗骨肉瘤的潜在靶点之一。

2.1.2作用于信号通路起促进作用的lncRNA 信号通路在机体中起至关重要的作用。Xie等[20]证实，lncRNA牛磺酸上调基因1通过miR-212-3p/叉头框蛋白A1轴促进骨肉瘤细胞增殖，通过减少lncRNA牛磺酸上调基因1表达治疗骨肉瘤。lncRNA锌指结构反义转录本1(lncRNA zinc finger antisense 1，lncRNA ZFAS1)是新近发现的一种lncRNA分子，其异常调控存在于骨肉瘤等肿瘤中，有研究表明，lncRNA ZFAS1在骨肉瘤细胞中表达上调，lncRNA ZFAS1过表达通过激活促分裂原活化的蛋白激酶信号通路提高骨肉瘤细胞的集落形成、迁移和侵袭能力，故认为lncRNA ZFAS1是骨肉瘤的癌基因之一，能够促进骨肉瘤的发生发展[21]，提示lncRNA ZFAS1有望成为骨肉瘤预后评估及治疗的新型生物学标志物。

lncRNA前列腺癌相关转录因子6(lncRNA prostate cancer associated transcript 6，lncRNA PCAT6)参与了多种人类肿瘤的发生发展，在多种恶性肿瘤中表达异常，如结直肠癌、胃癌和肝癌[22]；此外，lncRNA PCAT6通过miR-185-5p-转化生长因子-β受体1/2-转化生长因子-β信号轴促进骨肉瘤细胞的增殖与转移[23]。由此可见，lncRNA PCAT6可作为治疗骨肉瘤的潜在靶点。Wu等[24]研究发现，lncRNA PCAT6通过miR-204激活高迁移率族蛋白A2/磷脂酰肌醇-3-激酶信号促进大肠癌细胞的化疗耐药性，但其在骨肉瘤化疗耐药中的作用仍需进一步研究。lncRNA分化拮抗非编码RNA可增加肝细胞癌的干细胞返祖特征，并与结直肠癌的肿瘤进展和不良预后相关[25]。有研究显示，分化拮抗非编码RNA通过介导肿瘤干细胞的特性促进骨肉瘤进展，通过靶向作用miR-33a-5p/Axl轴促进骨肉瘤细胞的生长和转移[26]。

2.1.3作用于细胞起促进作用的lncRNA 部分lncRNA通过影响细胞直接作用于骨肉瘤。骨肉瘤组织中lncRNA叉头框转录因子D2反义型1的表达增加可促进骨肉瘤细胞增殖，并抑制其凋亡，从而延长生命周期[27]，与患者的不良预后密切相关。lncRNA AWPPH是一种新的骨肉瘤癌基因，也是一种lncRNA，lncRNA AWPPH表达增加能够促进骨肉瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，但相关机制尚未明确[28]。对lncRNA AWPPH与骨肉瘤关系的不断深入研究可能为治疗骨肉瘤带来新希望。近年研究指出，睾丸相关的高度保守的致癌lncRNA(testis-associated highly-conserved oncogenic long non-coding RNA，lncRNA THOR)可能促进肝癌和胃癌中肿瘤干细胞的增殖，通过直接结合SOX9 30非编码区的中间区域增强SOX9信使RNA的稳定性，增加其表达，从而促进骨肉瘤细胞的分化和迁移[29]，表明lncRNA THOR促进肿瘤的作用不具有特异性，其能否作为肿瘤发生的可能预测因子，仍需进一步研究。Wang等[30]研究发现，第1号染色体上高水平局域扩增的lncRNA(focally amplified lncRNA on chromosome 1，lncRNA FAL1)是一种阴性的预后生物标志物，在骨肉瘤中具有致癌作用，并有助于骨肉瘤细胞的侵袭、迁移和增殖，证实lncRNA FAL1对骨肉瘤的进展具有重要的促癌作用，有望成为骨肉瘤潜在的治疗靶点。此外，也可能是骨肉瘤治疗的潜在靶点。Yang等[31]证实，lncRNA胃高表达转录本1 在骨肉瘤组织和细胞系中表达上调，并通过影响上皮-间充质转化抑制细胞凋亡，促进细胞增殖、侵袭和迁移，参与体内肿瘤生长和转移。

多种lncRNA在骨肉瘤中发挥促癌作用，参与骨肉瘤的发生发展及转移，与骨肉瘤的不良预后高度相关，未来可能成为治疗骨肉瘤的潜在靶点和生物标志物，为骨肉瘤的早期诊断、早期治疗及预后评估提供检测依据，在分子机制上早期抑制某些lncRNA，进而干预骨肉瘤进展，有望为骨肉瘤的临床治疗带来新思路。

2.2lncRNA分子对骨肉瘤发生、发展的抑制作用 除促进骨肉瘤的发生、发展外，lncRNA还可经由多种途径抑制肿瘤细胞的发生发展，但起抑制肿瘤作用的lncRNA相对较少，其原因尚不明确，且其具体抑制作用机制仍需进一步研究。有研究发现，lncRNA CCAAT增强子结合蛋白A基因反义转录本1的过表达通过抑制Notch信号通路抑制骨肉瘤细胞的增殖和迁移，并可促进骨肉瘤细胞凋亡，从而抑制骨肉瘤的发生发展及转移[32]，这为骨肉瘤的治疗提供分子层面的帮助。Huang等[33]发现，lncRNA FTX(five prime to Xist)通过抑制miR-320a/硫氧还蛋白还原酶1抑制骨肉瘤的增殖和迁移，这为治疗骨肉瘤提供了科学依据，提示lncRNA FTX可能成为临床骨肉瘤的检测指标之一。研究证实，过表达lncRNA生长抑制特异性基因5可通过靶向吸附miR-221抑制骨肉瘤细胞的增殖、侵袭和迁移能力，在骨肉瘤发生、发展中起肿瘤抑制作用[34]，但能否通过lncRNA生长抑制特异性基因5过表达抑制骨肉瘤的增殖、侵袭、迁移与转移，仍需要进一步探索。

lncRNA应激诱导长链非编码转录本5通过调节miR-20a-5p/X染色体连锁凋亡抑制蛋白抑制骨肉瘤细胞的生长和转移[35]，这对骨肉瘤治疗有积极影响。相关研究表明，在骨肉瘤小鼠移植瘤模型中，lncRNA SERTAD2-3通过竞争性结合miR-29c抑制骨肉瘤的增殖、迁移、生长[36]，提示miR-29c可能是骨肉瘤的促进物质，且lncRNA SERTAD2-3可能成为骨肉瘤的潜在治疗靶点。lncRNA表观遗传诱发lncRNA1通过促进肌细胞增强因子2D泛素化来抑制骨肉瘤细胞的活力和侵袭[37]，为未来骨肉瘤的分子治疗提供了有益支持。有研究证实，miR-425-5p表达恢复抑制了骨肉瘤细胞的体外增殖、侵袭、迁移以及体内肿瘤的生长，提示miR-425-5p可能是骨肉瘤的肿瘤抑制因子[38]。因此miR-425-5p与骨肉瘤关系研究的不断深入，为miR-425-5p作为治疗靶点提供新的理论依据。lncRNA Fer-1样蛋白4(lncRNA Fer-1-like protein 4，lncRNA FER1L4)最先发现于胃癌，据报道，lncRNA FER1L4基因敲除促进了肝细胞癌的增殖、迁移和侵袭，抑制了细胞凋亡[39]。随后研究证实，lncRNA FER1L4过表达通过下调miR-18a-5p促进细胞因子信号转导抑制因子5，进而促进骨肉瘤细胞凋亡[40]，其有望成为骨肉瘤预后的诊断指标之一。近年lncRNA生长停滞特异性蛋白6-反义RNA 1在各种癌症中的重要作用逐渐被发现，Zhang等[41]研究发现，lncRNA生长停滞特异性蛋白6-反义RNA 1通过靶向miR-641/HOXA9信号通路来抑制骨肉瘤细胞的增殖和转移。可见，通过基因敲除或应用基因抑制剂可抑制某些表达异常的骨肉瘤lncRNA分子，进而延缓肿瘤的恶性进展，表明lncRNA相关研究在骨肉瘤诊断、治疗及预后评估方面具有临床应用前景。

3 lncRNA与骨肉瘤化疗敏感性

由于骨肉瘤发病机制较复杂、早期易转移、发病率相对较低、目前临床检查技术局限等因素，多数患者确诊时已是中、晚期，且化疗易发生耐药，导致临床治疗效果不佳，预后不良。目前，骨肉瘤的临床治疗采用以手术和化疗为主的综合治疗，化疗作为最重要的骨肉瘤辅助治疗[42]，与患者的生存及预后密切相关。虽然参与骨肉瘤发生发展的基因具有多样性，导致化疗易出现耐药，但基因的多样性也为骨肉瘤的治疗提供了更多的可能性。研究相关热点基因在骨肉瘤中的作用及机制，对逆转化疗耐药尤为重要。有研究表明，lncRNA中部分基因对骨肉瘤患者对化疗药物的耐受性和敏感性有影响[43]。

骨肉瘤的化疗耐药是骨肉瘤临床治疗的巨大障碍，尤其是顺铂耐药[44]，导致骨肉瘤治疗难度增加。细胞通过表达不同蛋白质在化疗中获得生存能力[45]。lncRNA MIR17HG(又称miR-17-92，miR-17-92a-1簇的宿主基因)是人类癌症中的癌基因[46]。lncRNA MIR17HG可通过海绵miR-130a-3p/特异性β1糖蛋白轴调节骨肉瘤增殖和顺铂耐药[47]。lncRNA KCNQ1重叠转录物1的高表达可诱导保护性自噬和化疗耐药，其高表达与结肠癌不良预后相关，提示lncRNA KCNQ1重叠转录物1过表达患者的化疗效果可能降低[48]。因此，lncRNA MIR17HG、lncRNA KCNQ1重叠转录物1在预防骨肉瘤化疗耐药中的作用仍需进一步探究。

INK4位点反义lncRNA(antisense lncRNA in the INK4 locus，lncRNA ANRIL)参与骨肉瘤细胞的生长和转移，敲除lncRNA ANRIL基因的骨肉瘤细胞对顺铂诱导的细胞毒性敏感，提示lncRNA ANRIL是骨肉瘤化疗的治疗靶点[49]。有研究证实，miR-765的表达与骨肉瘤对顺铂的敏感性和良好的预后均呈正相关，且miR-765高表达可能有利于骨肉瘤患者的生存[50]。但通过诱导miR-765高表达降低化疗耐药的研究结果尚不明确。目前，骨肉瘤的临床治疗方法以传统手术切除+化疗辅助治疗为主，但由于化疗耐药的发生，患者的5年生存率较低[51]。目前关于骨肉瘤化疗敏感性与lncRNA相关性的研究较少，通过降低与骨肉瘤化疗耐药相关细胞的lncRNA表达水平有助于提高骨肉瘤细胞对顺铂的敏感性，从而诱导细胞凋亡，抑制骨肉瘤细胞的发展与转移。

4 lncRNA表达水平与骨肉瘤患者预后的关系

骨肉瘤患者起病隐匿，早期无特异性临床表现，但病程进展迅速，疾病晚期出现局部肿胀剧烈疼痛、体重减轻、发热以及面色苍白等全身恶病质表现。骨肉瘤细胞的高转移率导致骨肉瘤的快速进展，并最终导致死亡[28]。lncRNA被认为是不同恶性肿瘤的癌基因或抑癌基因，其表达水平可影响骨肉瘤患者的预后。此外，对细胞凋亡的抵抗可能是肿瘤增殖的因素之一。研究发现，lncRNA ANRIL高表达骨肉瘤患者的肿瘤体积明显增大，且lncRNA ANRIL高表达与骨肉瘤患者的低生存率和预后不良有关；进一步敲除骨肉瘤细胞系中的lncRNA ANRIL发现，骨肉瘤细胞增殖水平显著下降，骨肉瘤的侵袭受到抑制；裸鼠的体内实验发现，lncRNA ANRIL基因敲除细胞生成的瘤体体积明显减小，验证了lncRNA ANRIL在骨肉瘤发生发展及转移中的作用[52]。

目前骨肉瘤的治疗主要为新辅助化疗及传统手术切除，治疗后转移率、复发率相对较高，5年生存率仅为50%～70%[53]。近年来，骨肉瘤的治疗取得了很大进展，但仍缺乏早期诊断和判断手术切除后转移的生物标志物。lncRNA作为骨肉瘤重要的生物标志物，是骨肉瘤治疗的重要检测指标之一，积极、有效、科学的骨肉瘤干预、治疗方法将为临床骨肉瘤治疗提供重要依据。

5 小 结

骨肉瘤恶性程度较高、进展迅速、早期缺乏特异性，中晚期确诊时常表现为恶病质。未来是否可以根据lncRNA分子的促进或抑制作用来制订靶向治疗，值得期待。目前缺乏骨肉瘤早期筛查的生物标志物，未来骨肉瘤早期筛查及诊断标本的确定将为骨肉瘤的早期诊断提供有利帮助。化疗耐药是骨肉瘤治疗的难点之一，随着对lncRNA分子影响顺铂耐药机制的不断研究，降低化疗耐药、提高骨肉瘤细胞对顺铂的敏感性成为研究热点。未来，lncRNA在骨肉瘤诊断与治疗中的应用将更加深入。