长链非编码RNA及微RNA在胶质瘤治疗中的新发现

长链非编码RNA及微RNA在胶质瘤治疗中的新发现

肖红1 张鹏2*

( 如皋市人民医院内分泌科 如皋市人民医院神经外科，如皋 226500 )

摘要：胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，尽管进行了手术联合同步放化疗的多模式治疗，但是胶质瘤患者的预后依然很差，因此，深入挖掘胶质瘤发生和进展的分子机制，并以此为基础开发新型靶向治疗药物显得尤为重要。LncRNA是指长度超过200个核苷酸的非编码RNA，序列上保守性差，功能上具有一定保守性[1]。根据lncRNA在基因组上的位置，可以分为如下五类：1、基因间区长链非编码（large intergenic lncRNA），2、内含子区长链非编码RNA（intronic transcript），3、正义链长链非编码RNA（sense lncRNA），4、反义链长链非编码RNA（antisense lncRNA），5、双向长链非编码RNA（bidirectional lncRNA）。LncRNA的功能机制主要包括五个方面：1、介导染色质重塑和组蛋白修饰，调控其下游基因的表达；2、通过碱基互补配对，与编码蛋白质的基因的转录本形成双链结构，干扰编码基因转录本的剪接或者形成内源性小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）；3、与特定的蛋白质结合，调控该蛋白的活性或者组成核酸-蛋白质复合体；4、与特定蛋白质锚定后，改变该蛋白质的亚细胞定位；

胶质瘤是中枢神经系统中最常见的一种原发性肿瘤，约占中枢神经系统恶性肿瘤的80%。目前，临床中针对胶质瘤的各种治疗手段均取得了一定的进展，但恶性胶质瘤的5年生存率仍然很低。因此，研究和探索胶质瘤发病机制和有效治疗方法是神经外科领域的前沿课题。目前认为，胶质瘤的发病机制本质上是一种多基因、多个分子信号通路调节异常，从而使得肿瘤细胞表现出各种恶性表型。

MiRNAs作为胶质瘤早期诊断的标志物

MiRNAs主要通过调控相关基因的表达进而控制肿瘤的生长、分化、增殖和凋亡等生理病理过程[2]，因此，miRNAs在下调癌基因表达和抑制肿瘤恶性生物学特性方面具有很大潜力。2013年，Min等人发现miR-183、miR-96和miR-182在脑胶质瘤组织中表达上调，基于该发现，他们申请了相关的用于胶质瘤诊断的试剂盒专利，该试剂盒可快速检测出胶质瘤组织和正常脑组织中miR-183、miR-96和miR-182表达水平的差异[3]。同年，Keller等人获得了受试者生物样本的miRNAs表达谱，基于该表达谱申请了胶质瘤早期诊断策略的国际专利。2014年，Somasundaram等人获得了一项美国专利，该专利特别指出了一组可以用以区分不同级别的胶质瘤的miRNAs分子，这些miRNAs能够区分正常脑组织和恶性星形细胞瘤、高级别胶质瘤和间变性星形细胞瘤以及原发性胶质瘤和继发性胶质瘤[4]。以正常脑组织作为参照，他们鉴定出了53个在恶性星形细胞瘤中显著上调的miRNAs（包括miR-92b、miR-25、miR-195、miR-193a-3p、miR-106b等），还有24个显著下调的miRNAs（包括miR-129-3p、miR-638、miR-637、miR-328-3p、miR-323-3p等）。研究还发现，与间变性星形细胞瘤相比，脑胶质瘤中有56个miRNAs表达上调（包括miR-532-5p、miR-144、miR-196、miR-602、miR-26a等），11个miRNAs下调（包括miR-129-5p、miR-219-2-3p、miR-638、miR-125b-1、miR-625、miR-128、miR-637、miR-933、miR-659和miR-338-3p等）。与低级别胶质瘤相比，miR-19a和miR-19b在高级别胶质瘤中表达上调，而miR-886-3p、miR-886-5p、miR-222和miR-221在高级别胶质瘤中表达下调。此外，该研究还检测到在原发性和继发性胶质瘤之间差异表达的miRNAs21个（miR-886-3p、miR-886-5p、miR-221、miR-222、miR-146b-5p、miR-126、miR-34a、miR-204、miR-335、miR-152、miR-199a-3p、miR-199b-3p、miR-193b、miR-381、miR-143、miR-509-3-3-5p、miR-339-5p、miR-1-3p、miR-193a-3p、miR-126、miR-145和miR-378等）。2015年，Chunping等人获得了以miR-29家族作为生物标志物检测胶质瘤的专利，他们检测了胶质瘤患者外周血中miR-29a、miR-29b和miR-29c的表达水平，发现其表达水平与胶质瘤的病理分级密切相关[5]。Chiou等人发现，miR-142-3p的表达水平是胶质瘤患者复发的一个因素，经过治疗后胶质瘤患者外周血中miR-142-3p的表达水平突然下降，表明miR-142-3p高表达时，胶质瘤复发的风险更高。此外，他们还提出一种由化学修饰的miR-142-3p组成的治疗手段可以用于复发性胶质瘤患者的治疗。2016年美国国立医学中心的研究人员发现了一组胶质母细胞瘤干细胞（glioblastoma stem cells，GSCs）特异性的miRNAs，在该研究中，技术人员通过微阵列和深度测序技术成功地将其与正常的神经干细胞（neural stem cells，NSCs）区分开来[6]。2016年，俄罗斯的研究人员从胶质瘤患者的脑组织中分离出总RNA（包括miRNAs），然后用qRT-PCR检测其中miR-21、miR-221、miR-31、miR-124、miR-125b、miR-16、miR-451、miR-191、miR-181b和miR-223的表达[7]。根据上述miRNAs的表达水平，他们制定了一个复杂的标准（K值）。K≥1表明存在脑胶质瘤；-3≤K≤0提示可能存在弥漫性星形细胞瘤；而K≤-4则表明存在间变性胶质细胞瘤。2017年，制药公司Advanced Accelerator Applications被欧洲专利局授予了一项专利——使用miR-199b-5p作为几种肿瘤的诊断和治疗工具[8]。在生物样本（最好是组织）中，miR-199b-5p及其靶基因的水平可以提示有关脑胶质瘤、髓母细胞瘤、结肠癌、淋巴瘤和乳腺癌等肿瘤有无转移的重要信息。2017年来自约瑟夫傅里叶大学的研究人员同样也获得了欧洲专利局授予的一项专利，该专利提示使用miRNAs作为胶质瘤的诊断生物标志物。他们通过检测正常脑组织、少突胶质细胞瘤样本和胶质母细胞瘤组织中282个miRNAs的表达水平，结果发现了19个miRNAs的表达水平存在差异。通过比较疑似患者组织中上述19个miRNAs与健康组织样本、少突胶质细胞瘤样本和胶质母细胞瘤样本的表达水平，发现可以用上述任何一个miRNAs的表达水平对个体进行诊断。2018年，美国加州大学的研究人员根据脑脊液中一些miRNAs的水平对原发性或转移性脑肿瘤患者进行诊断。他们测定了脑脊液样本中miR-10b、miR-21和miR-200的水平，并将它们的水平与参考水平进行了比较。如果上述miRNAs的水平低于参考水平，则表明没有转移性或原发性脑肿瘤。如果miR-10b、miR-21和miR-200的水平高于参考水平，则意味着存在转移性或原发性脑肿瘤的可能。他们还使用一种基于计算机的算法验证了上述发现。2018年，俄罗斯的研究人员申请了三种miRNAs用于诊断和监测脑胶质瘤的专利，通过获取患者唾液样本，并用qRT-PCR法检测其中miR-21、miR-128和miR-342的水平，如果患者的miR-21水平升高，而miR-128和miR-342水平降低（与参考值相比），则被诊断为胶质母细胞瘤[9]。另外根据上述miRNAs表达水平与参考值相比的变化程度，确定了胶质瘤的进展程度。2019年韩国基础科学研究所获得了一项美国专利，该研究所发现了一种基于miR-365诊断复发性胶质瘤的新方法。该研究声称，与对照组（新诊断的胶质瘤患者、原发性胶质瘤患者或早期胶质瘤患者）相比，如果胶质瘤患者外周血中miR-365的表达显著增加，而miR-450a的表达减少，则该患者可以被诊断为复发性胶质瘤。同年Gang等人申请了使用miR-1246或TERF2IP（TERF2 interacting protein）作为胶质瘤早期诊断的专利，他们首次表明，miR-1246在低氧性胶质瘤来源的外泌体以及术前胶质瘤患者的脑脊液中显著富集。2019年，山东大学齐鲁医院的研究人员认为，miR-588作为胶质瘤生物学标记物，并提出将其作为胶质瘤潜在的治疗靶点。他们已经证明，缺氧条件下胶质瘤细胞系中miR-588的表达增强了数倍，同时，他们还明确了Roundabout引导受体1（roundabout guidance receptor 1，ROBO1）作为miR-588的直接靶点[24]。

LncRNAs在胶质瘤免疫治疗中的作用

越来越多的证据表明，lncRNAs在免疫反应方面发挥着重要作用，例如炎症、细胞分化和免疫细胞成熟与浸润[10]。此外，一些与免疫相关的lncRNAs 可用于肿瘤类型的分类，因为它们的表达与细胞因子以及趋化因子等免疫分子相关。因此，确定与胶质瘤相关免疫细胞有关的lncRNAs显得尤为重要，因为这将有助于胶质瘤免疫疗法的研究与发展。一项研究表明，lncRNA DiGeorge 综合征关键区域基因5（DiGeorge syndrome critical region gene 5，DGCR5）在胶质瘤组织中的表达下降，而DGCR5与基于TCGA和CGGA数据集筛选出的几种免疫反应调节通路密切相关。具体而言，DGCR5与程序性细胞死亡1（programmed cell death 1，PD-1）、PD-L1、淋巴细胞激活3基因（lymphocyte activating 3，LAG3）以及TIM-3等免疫调节因子以及免疫细胞的浸润能力呈负相关，这可能是DGCR5的下降引起胶质瘤患者预后不良的重要原因之一。最近的一项研究报告称，根据免疫水平（低、中或高）将胶质瘤患者分类，免疫水平相对较高的胶质瘤患者的预后最差、存活率最低。Wen等基于TCGA数据库筛选并验证了11个与免疫相关的lncRNAs——AL391422.4、AC012558.1、AC074286.1、DGCR9、AC126407、AL645608.6、FLJ16779、AL355916.1、LINC00641、AC021739.2和AC124016.2，其中除了AL391422.4与抑瘤相关外，其余十个均为危险因素，与胶质瘤不良预后密切相关[11]。

LncRNAs作为胶质瘤的免疫治疗的潜在靶点，一直受到广泛关注。由于胶质瘤中免疫相关的lncRNAs的表达往往受到多种因素的干扰，而免疫治疗时胶质瘤患者的临床特征在一定程度上又依赖于lncRNAs的表达存在一定的相关性，因此积累免疫相关lncRNAs的研究对于优化免疫治疗策略具有重要意义。

参考文献

[1]Torsin LI, Petrescu GED, Sabo AA, Chen B, Brehar FM, Dragomir MP and Calin GA. Editing and Chemical Modifications on Non-Coding RNAs in Cancer: A New Tale with Clinical Significance. Int J Mol Sci 2021; 22(2):581.

[2]Wen N, Guo B, Zheng H, Xu L, Liang H, Wang Q, Wang D, Chen X, Zhang S, Li Y and Zhang L. Bromodomain inhibitor jq1 induces cell cycle arrest and apoptosis of glioma stem cells through the VEGF/PI3K/AKT signaling pathway. Int J Oncol 2019; 55: 879-895.

[3]Huang Y and Chi C. Glioma cell proliferation is inhibited by miR-342-3p, miR-377 / E2F1 signaling pathway. Neoplasma 2019; 66: 524-531.

[4]Zhi T, Jiang K, Xu X, Yu T, Zhou F, Wang Y, Liu N and Zhang J. ECT2/PSMD14/PTTG1 axis promotes the proliferation of glioma through stabilizing E2F1. Neuro Oncol 2019; 21: 462-473.

[5]Wang Z, Wang B, Shi Y, Xu C, Xiao HL, Ma LN, Xu SL, Yang L, Wang QL, Dang WQ, Cui W, Yu SC, Ping YF, Cui YH, Kung HF, Qian C, Zhang X and Bian XW. Oncogenic miR-20a and miR-106a enhance the invasiveness of human glioma stem cells by directly targeting TIMP-2. Oncogene 2015; 34: 1407-1419.

[6]Tahmasebi Mirgani M, Isacchi B, Sadeghizadeh M, Marra F, Bilia AR, Mowla SJ, Najafi F and Babaei E. Dendrosomal curcumin nanoformulation downregulates pluripotency genes via miR-145 activation in U87MG glioblastoma cells. Int J Nanomedicine 2014; 9: 403-417.

[7]Qian C, Wang B, Zou Y, Zhang Y, Hu X, Sun W, Xiao H, Liu H and Shi L. MicroRNA 145 enhances chemosensitivity of glioblastoma stem cells to demethoxycurcumin. Cancer Manag Res 2019; 11: 6829-6840.

[8]Yang W, Shen Y, Wei J and Liu F. MicroRNA-153/Nrf-2/GPx1 pathway regulates radiosensitivity and stemness of glioma stem cells via reactive oxygen species. Oncotarget 2015; 6: 22006-22027.

[9]Chan XH, Nama S, Gopal F, Rizk P, Ramasamy S, Sundaram G, Ow GS, Ivshina AV, Tanavde V, Haybaeck J, Kuznetsov V and Sampath P. Targeting glioma stem cells by functional inhibition of a prosurvival oncomiR-138 in malignant gliomas. Cell Rep 2012; 2: 591-602.

[10]Li Y, Chen X, Xue W, Liang J and Wang L. MiR-874 Inhibits Cell Proliferation, Migration, and Invasion of Glioma Cells and Correlates with Prognosis of Glioma Patients. Neuromolecular Med 2021; 23: 247-255.

[11]Yin J, Park G, Lee JE, Choi EY, Park JY, Kim TH, Park N, Jin X, Jung JE, Shin D, Hong JH, Kim H, Yoo H, Lee SH, Kim YJ, Park JB and Kim JH. DEAD-box RNA helicase DDX23 modulates glioma malignancy via elevating miR-21 biogenesis. Brain 2015; 138: 2553-2570.

  基金项目 2021南通市卫生健康委科研课题面上项目B 立项编号：MB2021086

*通信作者 张鹏 E-mail：zhangpeng@ntu.edu.cn