TUG1在骨肉瘤发病中的作用的研究进展△

移 穷，刘众成，路 凡，夏亚一

（兰州大学第二医院骨科，甘肃兰州 730030）

骨肉瘤（osteosarcoma,OS）是青少年和儿童中最常见的原发性恶性骨肿瘤，占骨恶性肿瘤的20%［1］。在人群中，骨肉瘤的总发病率为每年0.2～3/10万，15～19岁的人群中发病率为每年0.8～11/10万［2］。骨肉瘤有2个发病高峰，分别为24岁以下和60岁以上。年轻患者以原发性骨肉瘤为主，多位于长骨干骺端，例如股骨的远端和胫骨的近端等。老年患者以继发性骨肉瘤多见，多位于曾有放射史或者潜在骨异常相关疾病（如佩吉特骨病）的中轴骨［3］。另外，骨肉瘤发生早期转移比较常见，肺部是转移最多的部位，约20%的患者在首次诊断时发现已合并肺转移［4］。目前，新辅助化疗、手术切除和术后辅助化疗是骨肉瘤常用的治疗方法［5］。尽管对骨肉瘤的研究与治疗取得了许多进展，但由于原发性骨肉瘤切除后局部复发和远处转移，患者的5年生存率并没有发生显著变化［6］。因此，对骨肉瘤发生、发展的相关分子机制进行深入研究，找寻骨肉瘤治疗的新的、更加有效的治疗靶点是一个亟待解决的问题。

长链非编码 RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类长度＞200个核苷酸的非编码RNA，在转录和转录后水平上影响转录、RNA加工和翻译过程［7］。在人类肿瘤中，许多lncRNA被认为具有原癌基因或抑癌基因的作用［8］。近年来，关于各种lncRNA影响肿瘤进展的内在机制，已然成为了广泛关注的问题。

牛磺酸上调基因1（taurine upregulated 1,TUG1）是一个位于人类染色体22q12.2上的长度为7.1 kb的lncRNA，其最早在经过牛磺酸处理的小鼠视网膜细胞中检测到上调，沉默TUG1会抑制小鼠视网膜的发育［9］。后续研究证实，TUG1也在某些肿瘤中表达上调，发挥原癌基因的作用，如乳腺癌、尿路上皮癌和食管鳞状细胞癌等。相反，TUG1在非小细胞肺癌中表达下调，被认为是抑癌基因［10］。这些证据表明，TUG1的异常表达与多种肿瘤的发生关系密切。研究发现，TUG1在骨肉瘤组织和细胞中表达上调，参与骨肉瘤的发生发展［11］。本文通过归纳近年来与TUG1有关的骨肉瘤研究，总结TUG1影响骨肉瘤细胞生物学行为和化疗耐药的内在分子机制，探讨TUG1在骨肉瘤诊断和预后判断中的潜在临床价值，以期对将来骨肉瘤的相关研究提供参考与帮助。

1 TUG1与骨肉瘤细胞生物学行为的关系

lncRNA影响疾病进展的机制十分复杂多样，其中，竞争性内源RNA（competing endogenous RNA,ceRNA）理论已在世界范围内广泛接受。lncRNA可以作为内源性microRNA（miRNA）的“分子海绵”（molecular sponge），竞争性地与miRNA结合，负性调控miRNA，进而影响miRNA的靶基因的表达［12］。作为一种lncRNA，TUG1主要通过ceRNA调控网络，调节某些miRNA和相关信号通路，从而影响骨肉瘤细胞的生物学行为。

1.1 TUG1与骨肉瘤细胞增殖的关系

已经证实，在骨肉瘤细胞中，miR-212过表达通过调控其下游靶基因抑制细胞增殖［13］。研究指出，TUG1作为“分子海绵”直接结合miRNA-212-3p，下调骨肉瘤细胞中 miRNA-212-3p 的表达［8，14］。叉头盒蛋白 A1（forkhead box protein A1,FOXA1）是miRNA-212-3p的靶基因，TUG1通过调控miRNA-212-3p/FOXA1轴，促进骨肉瘤细胞增殖［14］。另外一项研究发现，与性别决定相关的高迁移率基因群4（SRY-related high-mobility group box Y-box 4,SOX4）是miR-132-3p的靶基因，TUG1可作为miR-132-3p的ceRNA，抑制miR-132-3p的表达，进而上调SOX4，增强骨肉瘤细胞的增殖能力［15］。

PNF2（profilinn 2）是哺乳动物细胞中常见的蛋白原之一，其对结直肠癌进展具有促进作用［16］。Zhao等［17］发现，miR-140-5p是TUG1调控PFN2的靶点，TUG1过表达能够下调miR-140-5p，增加PFN2表达，从而促进骨肉瘤细胞增殖。

1.2 TUG1与骨肉瘤细胞凋亡的关系

2级POU结构转录因子1（POU domain class 2 transcription factor,POU2F1）是位于染色体1q24上的一种常见的转录因子，能够通过调节组蛋白H2B和核内小RNA（snRNAs）等管家基因参与细胞分化和增殖，也通过调节组织特异性靶基因表达参与免疫和炎症过程［18，19］。Xie 等［6］研究表明，沉默 POU2F1后，骨肉瘤细胞的增殖和集落形成受到抑制，细胞周期被阻滞于G0/G1期，细胞凋亡增加。进一步研究发现，POU2F1是miR-9-5p的靶基因，TUG1作为ceRNA，与miR-9-5p结合，从而抑制miR-9-5p的表达，上调POU2F1的表达，抑制细胞凋亡［6］。

1.3 TUG1与骨肉瘤侵袭的关系

Wang等［20］研究发现，TUG1参与骨肉瘤细胞的侵袭过程，敲除TUG1后，骨肉瘤细胞的侵袭能力显著下降。研究其内在分子机制表明，TUG1通过下调miR-153，对骨肉瘤细胞的侵袭起到促进作用。Li等［8］发现，TUG1也能够通过抑制miR-212-3p表达，上调肿瘤侵袭中的关键酶MMP2和MMP9的水平，实现对骨肉瘤细胞侵袭的促进作用。

RUNX2（runt-related transcription factor 2） 是RUNX转录因子家族的一员，在骨骼发育过程中发挥重要作用。Sheng等［21］研究发现，在骨肉瘤细胞中，RUNX2位于TUG1的下游，过表达TUG1能够上调RUNX2，促进骨肉瘤细胞迁移和侵袭。

PIK3CA是磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K）的基因家族成员之一，在骨肉瘤组织中高表达［22］。Li等［23］研究发现，TUG1 通过ceRNA的作用下调miR-219a-5p，并导致PIK3CA的上调，进而激活了PI3K/Akt信号通路，从而对骨肉瘤细胞的迁移和侵袭起到促进作用。

ROCK1（rho-associated coiled-coilcontaining protein kinase 1）是一种与恶性肿瘤细胞迁移和侵袭相关的蛋白。研究证实，在骨肉瘤细胞中，TUG1作为ceRNA下调miR-335-5p，进而增加ROCK1的表达，促进ROCK1介导的细胞的迁移和侵袭［4］。

1.4 TUG1与骨肉瘤转移的关系

缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α）是一种由肿瘤内缺氧微环境诱导的转录因子，与肿瘤血管生成、转移和生长密切相关［24］。Yu等［25］研究发现，TUG1可以与miR143-5p结合，并调节其靶基因HIF-1α的表达，从而促进骨肉瘤的侵袭与血管形成。动物实验也证实，将TUG1基因敲除的骨肉瘤细胞注入裸鼠体内，发现肿瘤较对照组体积小，腹膜和肺转移的肿瘤结节少，进一步说明了TUG1对骨肉瘤转移的重要作用。

Zeste增强子同源物2（enhancer of zeste homolog 2,EZH2）与多种癌细胞的转移有关［26］。Cao 等［27］研究发现，EZH2是miR-144-3p的靶基因，TUG1通过抑制miR-144-3p，正向调控EZH2，进而激活Wnt/β-catenin通路。TUG1通过 miR-144-3P/EZH2/Wnt/β-catenin轴调控骨肉瘤细胞的迁移和上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT），参与骨肉瘤的转移。

2 TUG1与骨肉瘤耐药

顺铂、阿霉素和甲氨蝶呤等是骨肉瘤患者化疗的常用药物，然而，这些药物的耐药十分常见，造成患者的肿瘤复发［28］。因此，研究骨肉瘤细胞化疗耐药的内在机制，有助于发现克服药物耐药性的靶点，提高患者的化疗效果。

与对照组相比，TUG1在骨肉瘤顺铂耐药细胞系（Saos-2/DDP，MG-63/DDP）和阿霉素耐药细胞系（Saos-2/Dox，MG-63/Dox） 中表达显著上调［1，29］。敲除 TUG1后，Saos-2/DDP和 MG-63/DDP细胞中MET和磷酸化Akt水平降低，MET/Akt信号通路受到抑制，细胞凋亡增加，顺铂耐药性显著降低［29］。Hu等［1］发现，虎杖苷干预后，Saos-2/Dox和MG-63/Dox细胞的TUG1表达下降，磷酸化Akt水平也被下调，细胞增殖受到抑制，细胞凋亡则明显增加。这些研究表明，TUG1在骨肉瘤细胞的化疗耐药发挥重要作用，以TUG1作为治疗靶点，有望在减少骨肉瘤化疗耐药方面取得新的突破。

3 TUG1在骨肉瘤中临床意义

研究发现，TUG1表达水平与骨肉瘤的肿瘤大小、远处转移、TNM分期和Enneking外科分期显著相关。与TUG1低表达的骨肉瘤患者相比，高表达患者的总体生存率低，无进展生存期短，显示出更差的预后［4，21，25，27］。Ma 等［30］发现，术后患者的血浆TUG1表达水平较术前明显降低，而进展期或者复发患者血浆TUG1水平明显升高，这表明TUG1表达水平的变化也与骨肉瘤患者的疾病状态有关。该研究还发现，TUG1在区分骨肉瘤和健康个体方面也具有一定的诊断价值。因此，未来TUG1可能成为一个有前景的生物学标志物，在骨肉瘤诊断和预后判断方面发挥作用。

综上所述，TUG1是一种新发现的lncRNA，通常在骨肉瘤组织和细胞中高表达，表现出癌基因的功能。TUG1主要作为ceRNA，调控相关靶基因和信号通路，影响骨肉瘤细胞的生物学行为，促进肿瘤进展。此外，TUG1还影响了骨肉瘤细胞对顺铂和阿霉素的耐药性，下调TUG1也许是未来降低骨肉瘤耐药性的一种可能途径。在临床上，TUG1表达水平与骨肉瘤患者的疾病状态和不良预后相关，以它作为生物标志物进行骨肉瘤诊断和预后判断，或许能对精准医疗的实施提供帮助。在治疗方面，沉默TUG1已经在骨肉瘤动物模型上显示出有前景的治疗效果［25］。在未来，以TUG1作为骨肉瘤的治疗靶点，研发相关药物，可能是改善骨肉瘤治疗效果的一种有效途径。然而，目前对于TUG1与骨肉瘤发生、发展的分子机制尚未完全阐明，其上下游基因调控网络仍需要进一步完善。另外，TUG1在骨肉瘤自噬、表观遗传学等方面研究尚未见报道，将来在这些领域进一步深入研究，能够更加明确TUG1参与骨肉瘤发生、发展的内在机制，扩展骨肉瘤的治疗思路，造福众多的骨肉瘤患者。