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长链非编码RNA与淋巴瘤

更新时间: 2018年03月06日 浏览数: 文章来源: 互联网 本文已帮助153人解决问题

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人类基因组中仅有1.5%~2.0%编码蛋白的基因得以稳定转录,而剩余的绝大多数RNA无编码蛋白的功能。长链非编码RNA(lncRNA)是一类异质性的非编码RNA,根据lncRNA的功能,可将其分为信号分子、诱饵分子、引导分子和骨架分子4类。人们以往仅将这些不具编码功能的RNA视为进化过程中产生的废料,而随着研究的不断深入,人们逐渐认识到编码蛋白的基因数量对于有机体复杂程度的影响远小于非编码转录子。越来越多的研究显示,lncRNA的近端启动子序列、外显子、内含子以及二级结构均高度保守,可以在表观遗传学、转录及转录后等多个层面调控基因的表达。

淋巴瘤由于其复杂的发病机制、多样的临床表现以及患者的个体差异显著,使得淋巴瘤的诊治仍然是一项有待攻克的难题。近年来,越来越多的研究表明lncRNA的异常表达与多种人类疾病相关。本文我们就lncRNA在淋巴瘤中研究综述如下。

一、lncRNA与淋巴瘤的发生

近期Petri等通过对非霍奇金淋巴瘤(NHL)与正常B细胞的基因谱的比较,发现了2 632种表达于多种肿瘤组织中的新型多外显子lncRNA,其中约三分之二的lncRNA在正常B细胞中不表达。这些淋巴瘤相关lncRNA在基因组中的排布并非随机,而是有倾向性地分布在B细胞或恶性B细胞中起到关键作用的基因附近。此外,约有88%的lncRNA与至少一种编码蛋白基因存在显著相关性。果蝇ZESTE基因增强子的人类同源物(EZH2)是一种与lncRNA有明确相互作用关系的转录抑制因子,其突变可引发淋巴瘤。有682种lncRNA与EZH2存在关联,其中正相关的RNA有251种,负相关的431种。由于相互作用的基因产物可使得共表达的基因增强,由此推断,正相关的lncRNA可能是EZH2的潜在作用配体或与EZH2有着相同的转录机制。通过小干扰RNA敲低EZH2可进一步证实与EZH2表达负相关的lncRNA受到EZH2的抑制。同样的方法分析Bcl-6与部分lncRNA的表达情况,亦可以得到类似的结果。此外,这些lncRNA不仅在淋巴瘤的基因网络中发挥作用,还在淋巴瘤生成以及亚型的产生与维持方面具有重要意义。

在霍奇金淋巴瘤(HL)的研究中,Tayari等通过对肿瘤组织基因表达的综合分析发现存在3种异常表达调控的lncRNA:LINC00116、LINC00461及FLJ42351,并且这些RNA存在肿瘤细胞特异的表达模式。综上所述,淋巴瘤相关lncRNA的研究不仅可以加深人们对于lncRNA的功能认识,更重要的是亦可以作为淋巴瘤治疗的潜在靶标。

二、lncRNA与弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)

DLBCL是最常见侵袭性淋巴瘤,占所有NHL的30%~58%,因此,目前在lncRNA的研究领域,DLBCL自然成为人们关注的焦点。

lncRNA可作为生物标志预测DLBCL患者的临床疗效及预后指标。lincRNA-p21是细胞周期依赖性蛋白激酶抑制物家族的重要成员之一,其表达直接受p53的诱导,p53信号通路在细胞DNA损伤引起细胞周期阻滞和凋亡的过程中发挥着重要作用。Peng等发现lincRNA-p21的高表达与淋巴瘤分期、国际预后指数评分(IPI评分)、无病生存期等一系列预后因素密切相关,并可作为总体生存期的独立预测因子;进一步的实验研究表明,敲除LUNAR1可通过调节E2F1、cyclin D1以及p21显著抑制DLBCL细胞增殖,lincRNA-p21对于接受R-CHOP(利妥昔单抗+环磷酰胺+多柔比星+长春新碱+泼尼松)方案治疗的DLBCL患者而言是一个良好的预后因素,可产生抑制肿瘤生成的作用。

此外,Yan等发现,HOX转录反义RNA(HOX transcript antisenseRNA,HOTAIR)的表达在DLBCL中上调,并且与侵袭表型、不良预后相关。研究人员进一步发现,HOTAIR沉默后,抑制细胞增殖,促进细胞凋亡,诱导细胞周期停滞。HOTAIR是第一个被发现具有反式转录调控作用的lncRNA,能结合多梳抑制复合体2(PRC2)介导其结合到特异性的基因组位点。PRC2可使染色体组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化(H3K27me3),继而导致基因沉默且与肿瘤演进相关。深究其内在机制,该效应是通过PI3K/AKT/NF-κB通路实现的。除此之外,可作为DLBCL诊断及预后的关键预测因子的新型lncRNA还有HULC,PEG10以及MME-AS1、CSMD2-AS1、RP11-360F5.1、RP11-25K19.1、CTC-467M3.1、SACS-AS1。

lncRNA亦与DLBCL的复发进展相关[20],尽管DLBCL的一线治疗收效良好,仍存在相当一部分患者面临着治疗失败的风险,一线治疗结束一年内复发(又称早期复发,ER)的患者相较于一年后复发(晚期复发,LR)的患者而言预后相对更差。为了更好地认识复发进展相关的基因改变,Broséus等[21]检测了包含39例肿瘤样本的拷贝数变异(CNV),研究人员发现CDKN2A/B和IBTK在复发DLBCL患者中的缺失率分别达28%和23%,更为重要的是,56种蛋白编码基因以及25种lncRNA的CNV在ER和LR的患者中差异无统计学意义,在ER的DLBCL患者中,CNV见于组蛋白H1T重复(31%)、DIABLO(26%)、PTMS(21%)及CK2B(15%)的缺失等,这些变异与转录调控相关。而在LR的患者中,CNV则还与免疫反应相关。这一研究进一步揭示了复发DLBCL存在的异常基因,对靶向治疗复发进展DLBCL提供新的治疗思路。

三、lncRNA与套细胞淋巴瘤(MCL)

MCL是一类相对少见的淋巴瘤,占所有NHL的6%~8%,尽管将其归类为惰性淋巴瘤,MCL的预后有时也是各型淋巴瘤中最差的。因此,提高完善MCL的诊疗水平,探寻疾病发生进展的生物靶点具有深远意义。

凋亡相关因子(Fas,亦称APO-1、CD95、TNFRSF6)属于肿瘤坏死因子受体超家族,是细胞凋亡的重要途经。近十年来,科学家们发现了位于人类Fas基因内含子1反向链转录而来的一种反义lncRNA,并将其命名为lncFAS-AS1。Sehgal等的最新报道显示,可将FAS-AS1视为一种Fas抵抗的新型调节剂,原始B细胞淋巴瘤以及淋巴瘤来源的细胞系与正常B淋巴细胞相比均有可溶性Fas(sFas)高表达以及lncRNA FAS-AS1的低表达。此外,他们发现FAS-AS1的表达受EZH2介导的启动子区H3K27三甲基化抑制,H3K27me3抑制剂DZNeP以及选择性下调EZH2可解除该抑制效应。已知RNA结合蛋白RBM5可在Fas前mRNA加工过程中加强6号外显子的遗漏,FAS-AS1可结合于RBM5参与该过程。正是由于RBM5以及EZH2的参与共同引发6号外显子遗漏从而产生了sFas。BTK抑制剂依鲁替尼作为治疗MCL的新型药物,可降低EZH2、RBM5和后续sFas的表达水平,提高FAS-AS1和mFas的表达。Sehgal等的研究表明,单用EZH2抑制剂或化疗联合依鲁替尼可增强淋巴瘤细胞对Fas凋亡途经的敏感性,为淋巴瘤的治疗提供了新的治疗靶点。

与此同时,Wang等研究人员发现在MCL中存在与淋巴瘤发生进展相关的lncRNA肺腺癌转移相关转录本1(MALAT1),高表达MALAT1与MCL IPI评分高、总体生存率降低相关,敲除MALAT1可降低EZH2水平并招募靶基因p21和p27导致细胞周期停滞。进一步研究发现,MCL中MALAT1引发的EZH2招募是EZH2在苏氨酸350处发生磷酸化而自我增强。因此,MALAT1可作为MCL的预后因子或者治疗靶点。

四、lncRNA与Burkitt淋巴瘤

Burkitt淋巴瘤是一类高度侵袭性的B细胞NHL,该病与EB病毒有关,存在染色体异位致使癌基因c-MYC激活。Doose等发现lncRNA MINCR在MYC阳性的Burkitt淋巴瘤MYC转录网络中发挥着调控细胞周期基因表达的作用,MINCR对AURKA、AURKB以及CDT1这三种基因具有明确的作用效应。有意义的是,这三种基因的启动子区均富含MYC的结合位点。说明MINCR可参与调控MYC的转录进程,敲除MINCR可损伤细胞周期。早有研究表明AURKA和AURKB对MYC诱导肿瘤发生过程中发挥关键作用,AURKB可与MYC产生合成致死效应。与此同时,CDT1对淋巴瘤的发生亦有重要影响。因此,AURKA、AURKB以及CDT1的表达下调,或许可以解释敲除MINCR为何抑制细胞的增殖。有意思的是,在结直肠癌的研究中也发现了调控MYC的lncRNA,进一步印证MINCR在调控MYC介导的细胞周期调控基因表达的作用。

此外,8号染色体q23区域扩增引发MYC扩增是一个经典的致癌事件,如今许多研究显示长链lncRNA同样参与了MYC引发的肿瘤事件。在Burkitt淋巴瘤中,PVT1是在t(2;8)转位处的一个lncRNA基因,将人类免疫球蛋白增强子转位至PVT1-MYC区域。在小鼠模型中,单拷贝的MYC单基因扩增对增强肿瘤形成显效甚微,而包含MYC以及lncRNA Pvt1的多基因片段扩增可显著促进肿瘤发生。

五、lncRNA与滤泡淋巴瘤(FL)

FL是美国及欧洲国家第二常见的淋巴瘤,占总NHL的20%。随着lncRNA对肿瘤生成作用的发现,人们也逐渐着手探寻在FL中lncRNA的表达以其潜在的生物学功能。Pan等对Ⅲa期FL与反应性增生淋巴结进行微阵列芯片比对,共发现1 580条上调以及1 213条表达下调的lncRNA其后再根据P值以及表达差异程度进行筛选qRCR验证,最终确定了4条与FL发生发展有关的lncRNA:表达上调的ENST00000545410(RP11-625 L16.3)、ENST00000433406(CTC-546 K23.1)和下调的ENST00000572608(AP005530.2)、ENST00000572062(AP005530.2)。其中当属ENST00000545410(RP11-625 L16.3)的在FL与反应性增生组织中的表达差异最明显因而最具研究潜质。后续的GO分析、通路分析以及共表达网络的构建显示TNF信号通路在FL中存在异常可能改变,其背后的深层分子机制仍有待人们进一步研究。

六、lncRNA与T淋巴细胞淋巴瘤

蕈样肉芽肿与Sezary综合征是皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)最常见的组成部分,后者还可作为红皮病型CTCL白血病期的表现形式,该病由中央记忆T细胞的恶性克隆增殖引起红皮病,侵及淋巴结、外周血及免疫系统。这种侵袭性NHL目前仍无法治愈,患者的中位生存期为2~4年。Lee等对3个CTCL患者应用流式分选出Sezary细胞以及正常的CD4阳性T细胞进行全转录组配对末端测序并对异常表达的基因进行通路分析,发现存在PI3K/Akt、TGF-β、NF-κB以及TCR通路异常,通过生物信息分析得出21条Sezary细胞相关的重要lncRNA,转录组装发现存在13个差异表达的未注释转录子并将其命名为Sezary细胞相关转录子,包括12条预测lncRNA以及一个具编码功能的新型转录子。研究人员后续又对24例肿瘤阶段的CTCL行3′末端腺苷转录子的高通量测序,验证了CTCL中Sezary细胞相关lncRNA及Sezary细胞相关转录子的存在,进一步证实在人类恶性肿瘤中lncRNA调节异常的研究。

Fan等在对T淋巴母细胞淋巴瘤的研究中发现,具有抑癌作用的lncRNA MEG3在T淋巴母细胞淋巴瘤组织的表达水平与临近正常组织相比显著下降。进一步的研究发现微小RNA214是MEG3的直接靶点,其在T淋巴母细胞淋巴瘤的表达水平上升。此外,AIFM2蛋白作为微小RNA214(miR-214)的预测靶点,其表达水平与MEG3呈现正相关性,miR-214逆转了MEG3抑制细胞增殖和凋亡的效应。该研究揭示了MEG3在T淋巴母细胞淋巴瘤中的抑癌作用,MEG3-miR-214-AIFM2调控肿瘤的生长,为日后T淋巴母细胞淋巴瘤的提供了一个潜在的预后标志物。

T细胞淋巴瘤组织中血管丰富,Zhao等将肿瘤-血管相互作用作为分子机制和靶向干预研究的方向,开展肿瘤血管与T细胞淋巴瘤疾病进展关系的研究。一方面,从肿瘤细胞入手,发现了T淋巴瘤细胞表达重要的血管生成因子血管内皮生长因子A(VEGFA),说明肿瘤血管增生是T细胞淋巴瘤增殖和耐药的主要机制。另一方面,从肿瘤血管入手,证实T淋巴瘤细胞和血管内皮细胞的直接接触是诱导淋巴瘤细胞耐药的关键。细胞信号通路在肿瘤-血管内皮相互作用中扮演了重要的角色。值得关注的是,以lncRNA为代表的表观遗传学调控因子是相关信号通路调控的主要介质之一。最近的报道显示,lncRNA能够调节血管形成的相关信号通路,促进肿瘤血管增生。更重要的是,通过调控lncRNA表达以及相应的细胞信号通路是极具潜力的血管靶向治疗模式之一,使lncRNA相关研究从单纯围绕疾病机制上升到了靶向治疗层面,从而为我们研究lncRNA与淋巴瘤的关系提供更多角度的新思路。

七、结语与展望

lncRNA在肿瘤生成和发展过程中的作用日趋显著,为肿瘤的诊断治疗以及预后评估提供了一种新的方向。目前,血液肿瘤尤其是淋巴瘤与lncRNA的关系的研究虽然已经逐渐涉及淋巴瘤的各个亚型,但仍有很多问题需要解决,其发生发展的具体机制仍存在广阔的探索空间,如绝大多数的lncRNA调控淋巴瘤发生发展的具体机制尚不明确,缺乏高质量的lncRNA数据库等。因此,在转化医学的时代背景下,将现有的lncRNA研究,诸如新型肿瘤标志物等成果应用于临床诊疗实践仍有很长的路要走。


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