长链非编码 RNA：气道变应性疾病基因治疗新靶点

马志祺，滕尧树，李　勇

(杭州市第一人民医院耳鼻咽喉头颈外科， 杭州 310006)

ChinJAllergyClinImmunol，2016，10(3)：264- 268

长链非编码RNA(long non-codingRNA，lncRNA)作为新近发现的一类非编码RNA，参与调控包括免疫细胞在内的多种机体细胞的增殖、分化、凋亡及活化等一系列活动，其异常表达与疾病的发生、发展密切相关[1- 5]。气道变应性疾病是特应性个体接触变应原后，主要由IgE介导肥大细胞释放介质，并有嗜酸性粒细胞、淋巴细胞等多种免疫活性细胞及其炎性介质共同参与的一类气道慢性非感染性疾病，主要包括哮喘和变应性鼻炎。发病过程涉及一系列免疫级联反应，如T细胞亚群Th2、调节性T细胞(regulatory T lymphocytes，Treg)及Th17细胞的分化、活化，B细胞IgE合成，树突状细胞提呈抗原，肥大细胞脱颗粒及嗜酸性粒细胞浸润、活化等，从而引起气道毛细血管通透性增加，炎性渗出增多，最终导致气道黏液分泌增多、黏膜上皮炎性损伤及气道高反应性和重塑，但其发病机制相当复杂，目前仍不清楚[6- 7]。近年来，有学者正通过研究lncRNA在机体免疫系统发育及调节等领域中的作用，逐步探索气道变应性疾病的基因调控机制，以揭示其基因治疗的新靶点。故本文将从免疫学层面综述lncRNA在气道变应性疾病中的潜在生物学功能及其作用机制。

lncRNA概述

lncRNA是一类长度大于200个核苷酸的内源性非编码RNA。以往一直认为，非编码RNA是机体内没有功能的基因“垃圾”，但近年来，随着miRNA转录后调节功能研究的深入开展，非编码RNA的作用日益受到国内外学者的关注，与miRNA不同的是，lncRNA还可通过与DNA、RNA及蛋白质等多种分子结合，从多个水平参与基因表达的调控。自20世纪90年代早期Brannan等(1990年)[8]和Brockdorff等(1992年)[9]首次提出lncRNA H19和Xist在表观遗传调控的作用以来，关于lncRNA的功能一直备受争论。随着基因测序和lncRNA表达研究的不断深入，越来越多的证据表明，诸多lncRNA表达与机体发育和疾病进程密切相关[2,10- 12]。功能学研究也提示，部分lncRNA在上述生理及病理过程中通过染色质重塑、转录激活/抑制、miRNA竞争、剪接、RNA运输、mRNA稳定、印迹和翻译等机制，调控相关基因表达，从而在生物体内发挥重要的调控作用[2,13- 16]。有研究发现，诸多lncRNA在机体发育特定阶段或细胞命运决定阶段均发生显著差异性表达，且与干细胞多能和分化潜能的维持密切相关[17]。然而，仍有大量lncRNA的功能尚不清楚，有待进一步研究。

lncRNA在免疫细胞分化、活化中的作用

非编码RNA在机体免疫细胞分化、发育过程中的调控作用已普遍受到关注[18- 19]。Li等[20]研究发现，成熟T细胞内miR- 181a表达水平显著上调，其可提高磷酸中间产物水平和降低T细胞受体(T cell receptors，TCR)的阈值，进而提高TCR对抗原肽的敏感性。miR- 155可通过下调巨噬细胞IL- 13R alpha1表达水平，调控IL- 13依赖基因的表达(SOCS1、DC-SIGN、CCL18、CD23和SERPINE)，从而参与巨噬细胞M1/M2平衡的调节[21]。在关于lncRNA研究方面，有学者发现，lncRNA Tmevpg1在外周血淋巴细胞激活中表达明显下调，且其表达依赖于Th1细胞分化程序相关转录因子Stat4和T-bet，与T-bet共表达则可部分恢复Th1依赖的 Ifng基因表达水平[22]。Pang等[23]通过芯片筛查方法也发现，数百个lncRNA在幼稚及记忆CD8+T细胞中发生差异性表达，与淋巴细胞分化、激活显著相关，且许多lncRNA与重要免疫蛋白编码基因、miRNA和小干扰RNA发生缠绕、重叠，进一步研究发现，部分lncRNA具有进化保守、二级结构和受调控启动子等结构特点，该研究提示lncRNA作为功能性调控分子，在机体适应性免疫反应中发挥重要的调控作用。Pagani等[24]通过大规模RNA测序方法对63例人外周血和淋巴组织中的13个原代T细胞和B细胞亚群进行测序分析发现，有些lncRNA对于保持淋巴细胞亚群稳定性具有重要意义。在lncRNA与Treg研究方面，国内有学者发现，lncRNA DQ786243通过调节CREB和Foxp3表达，进而影响Treg细胞活性，参与克罗恩病的病理进程[25]。上述这些研究表明，lncRNA参与了机体免疫细胞的分化、活化过程，但其在气道变应性疾病相关免疫细胞中的作用及其机制，尚待进一步研究。

lncRNA对气道的免疫调控作用

气道上皮细胞作为局部免疫的第一道防线，在气道变应性疾病发生、发展过程中发挥着重要的作用。Zhang等[26]通过研究慢性鼻窦炎不伴鼻息肉和嗜酸性粒细胞型慢性鼻窦炎伴鼻息肉患者的鼻黏膜miRNA表达谱，发现miR- 125b在后者鼻黏膜组织中表达明显上调，且上调的miR- 125b可能通过抑制气道上皮细胞EIF4E-binding protein 1(4E-BP1)表达，促进鼻黏膜内嗜酸性粒细胞浸润，该研究提示，非编码RNA参与了气道上皮细胞的病理损伤过程。Mckiernan等[27]通过lncRNA芯片检测肺囊性纤维化患者的气道上皮lncRNA表达谱研究也发现，在肺囊性纤维化患者中有1 063个lncRNA表达存在统计学差异，且这些lncRNA的调控异常可能与肺部的慢性感染和炎症相关。Thai等[28]通过体内外实验观察烟草提取物对人气道上皮细胞内一新型lncRNA SCAL1的影响，发现其能诱导SCAL1表达升高，且在肺癌细胞株中也发现其表达显著升高，功能实验研究证实，下调SCAL1表达水平则加重烟草提取物对气道上皮细胞的毒性反应，由此可见，SCAL1参与了烟草提取物对人气道上皮细胞氧化应激损伤的保护机制。

在气道变应性疾病中，气道平滑肌细胞病理异常与气道高反应性、气道重塑密切相关。Perry等[29]通过微阵列及实时定量PCR检测地塞米松对原代气道平滑肌细胞中mRNA、miRNA和lncRNA表达的影响，结果发现包括miR- 150在内的小部分miRNA表达降低，其靶基因mRNA表达则升高，这些mRNA与气道平滑肌细胞内肌原蛋白支架形成有关；此外，诸如LINC00882、LINC00883和PVT等lncRNA表达也发生显著异常，由此认为，哮喘等气道疾病中，非编码RNA表达异常可能是形成平滑肌细胞各种表型的原因之一。

肥大细胞和嗜酸性粒细胞是变应性鼻炎、哮喘等气道变应性疾病重要的靶细胞。近年来，非编码RNA成员之一——iRNA在肥大细胞和嗜酸性粒细胞分化、活化中的作用已获得不少发现。Xiang等[30]通过分析肥大细胞早期分化阶段miRNA表达谱发现45个miRNA表达上调和41个miRNA表达下调，其中7个miRNA可能参与调控c-kit和FcεRIα的表达，18个miRNA可能调控肥大细胞分化相关转录因子表达，从而在肥大细胞分化发育过程中扮演着重要的调控角色。此外，miRNA在调节肥大细胞激活中也发挥重要调控作用。Mayoral等[31]发现miR- 221- 22在活化的肥大细胞中表达明显升高，通过部分抑制急性刺激期肥大细胞内p27kip1基因表达，从而调节肥大细胞的增殖周期。另有研究发现，上调miR- 142- 3p和降低miR- 155表达均有助于促进IgE介导的肥大细胞脱颗粒，由此可见，miRNA有可能成为气道变应性疾病基因治疗的新靶点[32- 33]。miRNA在嗜酸性粒细胞分化、增殖及激活中的作用研究方面，Yang等[34]筛查了嗜酸性粒细胞分化、成熟过程中miRNA表达谱的变化，发现68个miRNA发生显著异常表达，这提示miRNA可能参与了嗜酸性粒细胞的分化进程。关于miRNA调控嗜酸性粒细胞生长及凋亡的功能研究方面，上调人嗜酸性粒细胞内miR- 21*表达水平能增强粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子激活的ERK信号通路，延缓细胞的凋亡[35]。Lu等[36]研究也发现，敲除miR- 21将抑制嗜酸性粒细胞前体细胞生长，促进其凋亡，且miR- 21-/-小鼠体内骨髓嗜酸性粒细胞克隆形成能力和外周血嗜酸性粒细胞数量均明显降低。作者还发现，敲除miR- 223能促进嗜酸性粒细胞前体细胞增殖，这可能与其靶向胰岛素样生长因子1受体表达有关[37]。由此可见，非编码RNA参与了肥大细胞和嗜酸性粒细胞的分化、增殖及活化过程，然而，lncRNA是否参与调控气道变应性疾病中肥大细胞和嗜酸性粒细胞，目前国内外尚未见研究报道。

lncRNA在气道变应性疾病发病中的作用

目前研究已证实，miRNA通过转录后调控机制，靶向调控变应性鼻炎、哮喘等气道变应性疾病相关基因mRNA的表达水平，进而参与此类疾病的发生、发展，但lncRNA在气道变应性疾病中的作用及其调控机制，目前研究甚少[38- 39]。在哮喘研究方面，Tsitsiou等[40]通过对重症哮喘患者外周血中CD4+T细胞和CD8+T细胞转录研究发现，CD4+T细胞和CD8+T细胞内多个lncRNA表达显著异常，提示lncRNA可能参与重症哮喘发病。然而，lncRNA在变应性鼻炎发病中的作用及其机制，目前尚未引起国内外学者的关注。

展　　望

lncRNA曾被认为是“转录噪音”或者“转录垃圾”，是不具有功能的基因碎片，但目前已有大量的研究证明，lncRNA具有表达调控作用，并与人类许多疾病的发生、发展有关。lncRNA调控机制极其复杂，与各种分子之间存在交互作用，构成了复杂的基因调控网络。研究lncRNA在气道变应性疾病中的作用及其机制，将为其基因靶向治疗提供新的视角。另外，筛查气道变应性疾病特异性lncRNA，也有助于该疾病的诊断和预后判断，这些均将是今后lncRNA在气道变应性疾病研究领域的研究目标和重点。

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