lncRNA与miRNA相互作用对多发性骨髓瘤肿瘤生物学行为影响的研究进展

蒋芳，王晓桃

(桂林医学院第二附属医院血液内科，广西 桂林 541004)

多发性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)是血液系统第二大常见的恶性肿瘤[1]。MM临床上主要表现为CRAB症状，即血钙增高、肾功能损害、贫血、骨病[2]，尽管临床症状相似，但复杂的基因事件使其具有极大的肿瘤异质性。目前对于MM致病的遗传事件已有了一定的认识，超二倍体和非超二倍体的一些原发性改变导致MM发生，继发性的基因改变导致疾病的进一步进展[3]。目前肿瘤的生物学行为和疾病过程仍不明确。骨髓微环境是MM细胞赖以生存的环境，具有多种细胞成分的骨髓微环境促进肿瘤细胞的生长、增殖，介导肿瘤细胞的发展、转移、免疫逃逸，同时也影响患者对药物的治疗反应，是引起MM复发和进展的一大重要因素[4]。近年来随着高通量技术的飞速发展，关于长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)和微RNA(microRNA，miRNA)的研究逐渐增多，提高了对MM基因复杂性和多态性的认识。有研究发现，异质性表达的miRNA和lncRNA在MM的诊断、治疗和预后中发挥一定的作用[5]。RNA根据不同作用可分为抑癌基因或致癌基因[6]。现就lncRNA和miRNA的相互作用对MM生物学行为的影响进行综述，以期从全基因组角度分析MM发生发展的潜在机制，解释MM复杂的生物学行为。

1 lncRNA与miRNA概述

研究表明，基因组中只有约2%的RNA可以转录并翻译成蛋白质，其余不能编码蛋白质的RNA被称为非编码RNA，以往非编码RNA被作为基因组成中无作用的“暗物质”，近年来逐渐被认为是高功能分子的来源，与新陈代谢和免疫力、肿瘤、心血管疾病、神经系统疾病、肾病及其他系统性疾病的发生发展密切相关[7]。lncRNA和miRNA是最受关注的一类非编码RNA，介导不同细胞之间的生物学作用及功能。

1.1lncRNA的特点 lncRNA是一种长度>200 nt的非编码RNA，大约70%的lncRNA在物种间的保守性较差，同时也具有极高的组织特异性、细胞特异性和时空特异性[8]，可见物种之间的特殊性可能是由庞大且功能尚未完全明确的lncRNA所致。尽管近年来对lncRNA有了进一步的认识，但由于其丰度相对较低，且有相对较长的序列和复杂的结构，其功能和分类标准仍不明确[9]。研究发现，由于lncRNA不能产生蛋白质，其功能作用依赖于邻近可以作用的分子及靶点，所以其功能与其所在的位置密切相关[10]。相同细胞定位的lncRNA功能相似，可推断其潜在的生物学作用。位于细胞质的lncRNA可与核糖体结合，但并不产生翻译过程，而是通过降解、调控信使RNA(messenger RNA,mRNA)或介导脱帽和腺苷酸尾的脱靶而发挥作用[11]。人类大部分的lncRNA位于细胞核内，可与染色质调节因子、转录因子或其他染色质结合，通过顺式或反式的调节方式影响转录激活、转录抑制和转录后调控过程，在转录前水平、转录水平、转录后水平影响基因表达[12]。

1.2miRNA的特点 miRNA由miRNA基因转录、加工形成。根据mRNA与编码基因相对的位置，可以分为基因间miRNA和基因内miRNA。基因间miRNA是指miRNA处于注释基因之间，有独立的启动子、终止子等，而基因内miRNA则包含在外显子或内含子内。大部分的miRNA是基因内miRNA，存在与宿主基因共表达的现象，但并不与宿主基因共享启动子[13]。

通常情况下miRNA的3′非翻译区与靶基因种子序列碱基配对结合，可以促进mRNA降解或抑制蛋白质翻译的作用从而发挥抑制mRNA转录的功能，在转录后水平调节基因表达。因为种子序列较短，所以一个miRNA可以靶向数百个mRNA产生抑制作用[14]。但有研究指出，miRNA也可增加特殊靶基因的表达，如上调miR-24-1在细胞系内的表达发现其邻近基因果糖-1,6-二磷酸酶1的蛋白质水平也随之增加，这种转录激活的机制可能与活性增强子有关[15]。因此，miRNA常被定义为一种转录调节因子，在不改变基因组序列的条件下调控靶基因表达。

2 lncRNA、miRNA与MM的关系

MM是一种恶性浆细胞肿瘤，而lncRNA和miRNA已被证实与包括MM在内的肿瘤的发生发展有关，可以调节细胞的增殖、代谢、凋亡和器官发育等病理生理过程。

2.1lncRNA与MM的关系 lncRNA的表达失调在MM中具有重要的临床意义，有望成为判断预后的潜在标志物。有研究显示，MM患者中lncRNA牛磺酸上调基因1的表达显著高于健康对照组，且与β2微球蛋白、骨病程度呈正相关，说明lncRNA牛磺酸上调基因1可能与MM的进展及临床分期有关[16]。更深层次的研究证实，lncRNA对MM的影响是通过激活一些经典的信号通路来实现的，如MM中的lncRNA RP11-301G19.1可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路，抑制增殖和细胞周期进程并促进MM细胞凋亡[17]。lncRNA在MM中既可以发挥促癌作用也可以发挥抑癌作用。lncRNA母系表达基因3在MM中低表达，通过去甲基化等调节多种靶基因的表达，抑制肿瘤的发展和生长[18]。另外，lncRNA母系表达基因3下调还可以抑制间充质干细胞向成骨分化，导致骨髓瘤骨病的发生[19]。上述证据表明，lncRNA的表达失调可通过多种机制参与MM的发生且与MM的生物学行为有关。

2.2miRNA与MM的关系 miRNA对MM的作用主要通过骨髓瘤细胞与骨髓微环境的相互调控完成。miRNA可以影响骨髓微环境中的免疫及代谢状态，而微环境改变也影响骨髓瘤细胞的营养环境。例如转染miR-144-3p的细胞可显著抑制MM细胞系的生长、增殖并且诱导细胞周期改变和促进细胞凋亡，其机制可能是通过靶向抑制肌细胞增强因子2基因的转录和翻译，干扰骨髓微环境中血管内皮生长因子的表达[20]。miRNA的表达也受骨髓微环境调控，Raimondi等[21]证实，肿瘤细胞无限增殖造成骨髓微环境中相对的低氧条件可直接降低miR-199a的表达，给予miR-199a的模拟物可增加基质对于肿瘤细胞的黏附，减少肿瘤细胞的迁移。骨髓微环境中其他miRNA(如miR-21、miR-140-3p、miR-126、miR-16)也被证明可以与微环境中骨髓基质细胞、免疫细胞等相互作用，促进肿瘤细胞的扩散[22]。

3 lncRNA与miRNA在MM中的相互作用方式

lncRNA既是miRNA的来源，也是miRNA的调节物质。lncRNA H19是发现最早、研究最深入的miRNA的一种前体物质，在其第一个内含子中就嵌入了miR-675，通过剪切后可以产生成熟的miRNA[23]。而lncRNA与miRNA相互调节的机制是两者可以共同作用于靶基因mRNA的3′非翻译区，与mRNA竞争性结合，故lncRNA可间接影响miRNA负向靶基因的作用[24]。目前研究最深入的作用方式是lncRNA的分子海绵效应：lncRNA与miRNA中具有互补效应的转录本可以通过碱基配对的方式结合，用“吸附miRNA”的方式减少细胞中有效作用于mRNA的miRNA数量，发挥相互调节的作用。竞争性内源RNA的概念也印证了上述分子海绵效应[25-26]。核心内容是含有特定RNA反应元件的非编码RNA与miRNA结合，从而减少对mRNA产生作用的miRNA有效数量，即产生对靶基因的抑制作用[27]，包括环状RNA、假基因、lncRNA在内的多种非编码RNA均可与miRNA共享种子序列，参与基因调控过程[28]。

miRNA可在MM的发病过程中发挥促进或抑制作用，对于其下游的靶基因也同样有促进或削弱作用，其机制是与上游的lncRNA相互作用。而lncRNA与miRNA之间实现碱基配对所必需的物理接触是通过外泌体等微囊泡的载体来实现，外泌体是直径为40～150 nm的小囊泡体，内有不同类型的RNA，包括mRNA和非编码RNA。非编码RNA主要是miRNA和lncRNA[29]。外泌体作为一种细胞间的通信介质发挥作用，也是细胞间信号串扰的主要参与者[30]。骨髓微环境背景下，从lncRNA-miRNA-靶基因信号轴全基因组角度理解MM的恶性生物学行为的思路，有利于进一步了解MM的发病机制及发生发展过程。

互为竞争性内源RNA的功能失衡可在转录后水平影响基因和蛋白的表达，它们之间互相组成了庞大的调控网络，既参与细胞的发育、增殖、分化和凋亡，也参与肿瘤的发生、转移和耐药，共同调控包括MM在内的肿瘤生物学行为[31]。

4 lncRNA与miRNA相互作用对MM肿瘤生物学行为的影响

肿瘤细胞具有独特的恶性生物学行为，表现为无限增殖、诱导血管生成、抑制凋亡、主动逃避免疫细胞的攻击和清除等。在肿瘤细胞无限克隆的过程中产生的异质性又使肿瘤细胞应对微环境变化的能力有所差异，在相对缺氧的生长环境和治疗过程中不同的肿瘤细胞群对药物的反应性也不同。在肿瘤进展过程中，基因的不稳定性和可变性赋予了肿瘤细胞遗传改变甚至驱动肿瘤进展的潜力。

4.1促进MM细胞增殖、转移及侵袭 MM细胞与所有的肿瘤细胞一样具有无限增殖且向远处侵袭和转移的能力，是肿瘤扩散和进展的最基本的生物学行为[32]。肿瘤细胞与微环境中的基质细胞、细胞外基质及其产生的各种黏附分子通过受体-配体的形式相互作用，通过旁分泌或自分泌的形式释放白细胞介素-6等细胞因子，可以激活GTPase RhoA、Janus激酶-信号转导及转录激活因子等通路，促进骨髓微环境的重塑和肿瘤瘤细胞的定向迁移，影响淋巴归巢，促进瘤细胞的生长、增殖、侵袭[33]。

lncRNA与miRNA在意义未明的单克隆免疫球蛋白血症、无症状或冒烟型骨髓瘤和MM的不同阶段均有差异性表达[34]，被认为是促进肿瘤细胞生长、侵袭或向远处转移的重要因素。Shen等[35]报道，在MM患者及MM细胞系高表达的lncRNA前列腺癌相关转录产物1可海绵样吸附miR-129降低前列腺癌相关转录产物1的表达，抑制其对核因子κB通路的激活，抵消miR-129对肿瘤细胞生长的抑制作用，促进MM细胞增殖和周期进程；其次还可以通过调节细胞自噬来介导细胞生物学行为。在MM中，自噬可以通过降解过量和错误折叠蛋白的积累来维持能量，减轻内质网应激，确保细胞存活，被认为是一种保护机制[36]。自噬相关基因14是自噬过程中的一个蛋白编码基因，在骨髓瘤细胞系LP-1及KMS11中，Linc00515和自噬相关基因14的表达明显升高，Linc00515通过直接抑制miR-140-5p来增强耐美法仑的骨髓瘤细胞的自噬，自噬可抑制肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤细胞存活和增殖[37]。另外一部分受lncRNA与miRNA共同调节的是骨髓微环境中的生化代谢过程。Liu等[38]研究证明，lncRNA肺癌转移相关转录本1对miR-1271-5p的海绵样作用可降低抑癌基因miR-1271-5p、性别决定区Y框蛋白1的表达，促进糖酵解的发生，使肿瘤细胞在缺氧微环境中获得更多的能量，促进肿瘤细胞的生存、增殖。肿瘤细胞的活力表现在增殖、侵袭、转移等骨髓瘤发展过程的不同阶段，lncRNA与miRNA是细胞病理及发生机制中的重要因素，但具体的信号转导及通路的调控机制尚不十分明确，仍有待进一步研究。

4.2诱导MM耐药 耐药性可导致多种疾病治疗失败。骨髓微环境是肿瘤细胞的“庇护所”，无论免疫逃逸引起的原发性耐药还是药物治疗后肿瘤细胞被动获得性耐药的产生都可在骨髓微环境中产生。蛋白酶体抑制剂和免疫调节剂在MM治疗中占有重要地位，可显著延长MM患者的生存期，但耐药性仍不可避免。

lncRNA与miRNA不仅在MM的生长、侵袭和转移过程中发挥重要作用，对MM耐药也有重要影响。Fu等[39]发现，在复发难治性MM患者中lncRNA心肌梗死相关转录本的表达水平明显高于新诊断的MM，硼替佐米可以通过激活信号转导及转录激活因子1上调心肌梗死相关转录本在MM中的表达，若沉默lncRNA心肌梗死相关转录本可抑制MM细胞的生长，并通过负调控miR-29b使MM细胞对硼替佐米增敏，lncRNA心肌梗死相关转录本过表达可增加MM细胞对硼替佐米的抗药性。lncRNA与miRNA另一种影响耐药的机制则是抑制瘤细胞凋亡。髓细胞白血病因子1是一种重要的凋亡抑制剂，可通过泛素化蛋白酶体降解，其本身的异常表达是多种化疗药物耐药的原因[40]。lncRNA H19在MM细胞中作为miR-29b-3p的海绵样物质，可以调控下游靶基因髓细胞白血病因子1的翻译，从而抑制细胞凋亡产生耐药[41]。深入研究MM耐药的分子学机制，有望克服MM耐药的局面，提高患者对药物的反应程度，延长患者的生存期。

4.3促进MM免疫逃逸 免疫是机体的一种保护机制，包括T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞等在内的免疫细胞可以识别出肿瘤细胞所携带的表面抗原并进行攻击，但并不是所有过程均顺利。肿瘤细胞均存在不同程度的免疫逃逸，涉及肿瘤细胞本身及其赖以生存的肿瘤微环境，免疫细胞、细胞因子以及免疫检查点分子等均辅助肿瘤细胞逃避人体正常免疫细胞的攻击[42]。

MM患者存在不同程度的免疫逃逸，细胞是免疫过程中最基础的成分，有效抗原呈递的功能丧失、效应细胞功能障碍、免疫抑制性细胞的过表达和功能异常构成免疫逃逸的基础[43]。微环境中浸润在肿瘤细胞周围的巨噬细胞被称为肿瘤相关巨噬细胞，根据不同的分子表型分为M1和M2型，它们具有极强的可塑性，会受到微环境中不同的刺激而发生改变，不同的表型发挥不同的免疫功能。M1型巨噬细胞具有明显促炎和抗肿瘤活性，而M2型巨噬细胞是参与肿瘤免疫逃逸、促进肿瘤发展的重要机制[44]。lncRNA与miRNA可改变肿瘤相关巨噬细胞表型的功能并逐渐受到重视。Gao等[45]发现在MM中，lncRNA核富集转录本1和B7-H3的表达增加，而miR-214的表达减少。lncRNA核富集转录本1的沉默实验使得细胞中miR-214表达增加，B7-H3表达降低，而miR-214的抑制剂可以部分逆转这种结果，提示lncRNA核富集转录本1可作为miR-214的分子海绵，靶向作用于B7-H3；共培养实验证明lncRNA核富集转录本1可促进M2型巨噬细胞极化及骨髓微环境中促瘤生长的M2型巨噬细胞的表达。

目前关于竞争性内源RNA促进免疫逃逸的研究较少，但仍提示lncRNA与miRNA相互作用具有促进MM进展的潜力。随着免疫学和分子生物学的发展，在基因水平上逆转微环境中的免疫抑制状态，可能为MM患者的治疗提供新策略。

5 小 结

lncRNA与miRNA通过加强骨髓微环境与瘤细胞的作用广泛参与MM生物学行为的调节，介导MM的发生、进展、耐药和免疫逃逸。目前一些MM并发症(如溶骨性病变)与竞争性内源RNA的相关性仍待进一步研究，部分研究尚处于实验室研究阶段。MM是具有异质性的疾病，在单克隆免疫球蛋白血症和无症状或冒烟型骨髓瘤中也有RNA的差异性表达，新诊断的MM和复发难治性MM的最佳药物干预时机、不同分型的亚组对药物是否具有相同的反应甚至在治疗过程中是否会引起其他的克隆进化等仍不明确。但lncRNA与miRNA因精准的作用靶点可能是一种极具潜力的生物标志物，有助于MM患者的早期诊断、危险分层和靶向治疗，可作为传统治疗方案的补充，有利于制订更加精确和个体化的治疗策略，具有广阔的应用前景。