長鏈非編碼RNA在眼科疾病中的研究進展

趙芳坤，秦　宇，李　晶，張勁松

?

長鏈非編碼RNA在眼科疾病中的研究進展

趙芳坤，秦宇，李晶，張勁松

The Fourth Affiliated Hospital of China Medical University, Eye Hospital of China Medical University, Key Lens Research Laboratory of Liaoning Province, Shenyang 110005, Liaoning Province, China

Correspondence to:Jin-Song Zhang. The Fourth Affiliated Hospital of China Medical University, Eye Hospital of China Medical University, Key Lens Research Laboratory of Liaoning Province, Shenyang 110005, Liaoning Province, China. cmu4h-zjs@126.com

Received：2016-04-27Accepted：2016-07-08

?Advances in genome-wide analysis have revealed that up to 90% of the human genome is transcribed. However, only approximately 1% of RNA transcripts encode proteins, and the remaining transcripts are noncoding RNAs. Noncoding RNAs can be roughly divided into small noncoding RNAs (<200nt) and long noncoding RNAs (LncRNAs, >200nt). Small noncoding RNAs include microRNAs, transfer RNAs and small nucleolar RNAs, whereas the long noncoding RNAs comprise ribosomal RNA, natural antisense transcripts, etc. Although the biosynthesis and biological activities of microRNAs are well studied through bioinformatics and active biological molecules analysis, the understanding of LncRNAs on these aspects is still limited. LncRNAs play multiple roles in regulating gene transcription and translation, and epigenetics. Aberrant LncRNAs expression can occur in various pathological processes and significantly related to the pathogenesis or poor prognosis of ophthalmological diseases. In this review, we will focus on the characteristics and regulatory functions of LncRNAs that are commonly associated with ophthalmological diseases.

Citation:Zhao FK, Qin Y, Li J,etal. Functions of long noncoding RNAs and their roles in ocular diseases.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(8):1469-1473

摘要

關(guān)鍵詞：長鏈非編碼RNA；眼科疾病；基因治療

引用：趙芳坤，秦宇，李晶，等.長鏈非編碼RNA在眼科疾病中的研究進展.國際眼科雜志2016;16(8):1469-1473

0引言

在過去的幾十年中，普遍的研究主要集中在蛋白質(zhì)編碼基因。然而，近期的全基因組轉(zhuǎn)錄分析，包括ENCODE(DNA元素百科全書)顯示,哺乳動物的基因組的轉(zhuǎn)錄過程是普遍的,但不是不加選擇地。轉(zhuǎn)錄子包括各種編碼基因和非編碼RNA(ncRNA)[1-2]，其中非編碼基因一直被視為垃圾DNA和轉(zhuǎn)錄過程中的噪音。然而最近的研究表明，這些非編碼RNA也參與維持細胞和組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)的生理過程[3-5]。非編碼RNA可以根據(jù)轉(zhuǎn)錄子的長度大致分為：小非編碼RNA(長度<200個核苷酸)和長鏈非編碼RNA(長度>200個核苷酸)。生物信息學研究顯示一個微小RNA(microRNA)可能會直接下調(diào)上百個靶基因，而且至少1/3蛋白質(zhì)編碼基因會被微小RNA調(diào)控，提示微小RNA可能參與多種細胞功能的調(diào)控以及基本的病理生理過程[6-7]。近年來，另外一大類非編碼基因，長鏈非編碼基因引起了分子生物學領(lǐng)域的重視，其在人類疾病中的功能及作用研究表明該類非編碼RNA主要通過改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，蛋白復合物重組，細胞間信號作用，蛋白質(zhì)的變構(gòu)調(diào)節(jié)起作用[8-9]。現(xiàn)就對長鏈非編碼RNA在眼科疾病中的相關(guān)研究做一綜述。

1長鏈非編碼RNA與角膜新生血管

角膜新生血管是眼表疾病造成的嚴重并發(fā)癥。角膜新生血管可以促進角膜傷口的愈合和清除炎癥反應，副作用為組織瘢痕產(chǎn)生、水腫、脂質(zhì)沉積、持續(xù)感染[10]。角膜新生血管的形成由兩對因素控制，即新生血管刺激物及新生血管抑制物。從基因水平上來看，角膜新生血管是由于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)功能紊亂造成的復雜的病理過程。其中，lncRNA對角膜新生血管的作用仍未可知[11]。Jin Huang等建立堿燒傷模型小鼠模型，通過測序比較堿燒傷組和正常角膜組差異表達的lncRNA。按照實驗組較對照組高3倍設(shè)置基線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)154個差異表達的LncRNA，包括60個下調(diào)的lncRNA及94個上調(diào)的lncRNA。其中NR_033585在化學燒傷和角膜炎患者的角膜新生血管中高表達，而lincRNA:chr8:129102060-129109035反義鏈在新生血管中顯著低表達。同時，促新生血管因子包括血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)，血管緊張素-2(Ang-2)，金屬蛋白酶-9(MMP-9)顯著增加；而抗血管生成因子：血小板源性生長因子(PDGF)顯著降低。通過分析與lncRNA共表達的mRNA, 發(fā)現(xiàn)388個共表達的mRNA，其中112個下調(diào)的mRNA和276個上調(diào)的mRNA。這些mRNA定位于細胞外，細胞分子生物學功能為與DNA結(jié)合，主要的生物學功能為參與免疫應答。信號轉(zhuǎn)導通路的研究發(fā)現(xiàn)，這些通路主要與癌癥等信號通路相關(guān)，包括MAPK信號通路，鈣通路，縫隙連接，Toll樣受體和Wnt等。由于這些信號通路與腫瘤新生血管的發(fā)生、進展以及腫瘤血道轉(zhuǎn)移相關(guān)[12-13]。我們因此推測，這些lncRNA可能與角膜新生血管的形成相關(guān)，并有望成為未來治療角膜新生血管的靶點。

2長鏈非編碼RNA與青光眼

青光眼是世界范圍內(nèi)不可逆性致盲性眼病的主要病因，預計到2020年，這一疾病將會導致超過1千萬的雙眼盲患者[14]。開角型青光眼是一類復雜的環(huán)境與遺傳性因素相互作用導致的多因素眼病。單核苷酸多態(tài)性(SNP)指基因組DNA中某一特定核苷酸位置上發(fā)生轉(zhuǎn)換、顛倒、插入或缺失變化[15]。其中編碼區(qū)的SNP可以直接改變基因的表達，而非編碼區(qū)的SNP則通過其他途徑影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。目前已有較多研究顯示非編碼區(qū)SNP與眼部疾病的易感性有關(guān)。

9P21基因座包括細胞周期依賴性激酶抑制基因2A(CDKN2A)、細胞周期依賴性激酶抑制基因2B(CDKN2B)和細胞周期依賴性激酶抑制基因2B反義鏈(CDKN2B-AS1)[16]。CDKN2A和CDKN2B通過誘導G1期細胞阻滯影響轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)通路抑制細胞增殖[17]。CDKN2B-AS1也被稱作ANRIL，為一長鏈非編碼反義RNA，與CDKN2B和CDKN2A的轉(zhuǎn)錄方向相反[18]。很多疾病與這一長鏈非編碼基因相關(guān)，比如冠狀動脈疾病、2型糖尿病、子宮內(nèi)膜異位、顱內(nèi)動脈瘤和神經(jīng)膠質(zhì)瘤[19-22]。目前，CDKN2B/CDKN2B-AS1與開角型青光眼(POAG)相關(guān)性的分子機制仍不清楚。SNP多態(tài)性可能影響CDKN2B和CDKN2A的表達，從而影響細胞周期依賴性激酶(CDK)在細胞周期中的作用，繼而引起視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞(RGC)的凋亡[23]。9p21基因座的多態(tài)性和青光眼的關(guān)系分析表明,這一基因的表達情況與視神經(jīng)在青光眼中受損的危險程度相關(guān)。CDKN2B-AS1等位基因作為影響POAG進展的危險因素，參與調(diào)控視神經(jīng)萎縮。攜帶低危險因素CDKN2B-AS1次要等位基因的POAG患者盡管眼內(nèi)壓升高，仍表現(xiàn)為較小的杯盤比；而攜帶高危險因素次要等位基因rs3217992的患者則表現(xiàn)為增大的杯盤比，但是眼壓升高不明顯[24]。因此，這一研究表明CDKN2B-AS1對于維持視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞處于穩(wěn)定的有絲分裂后期有著至關(guān)重要的作用。對于低危險因素或者高危險因素的等位基因的檢測，有助于在早期診斷開角型青光眼，并且為治療這一疾病提供方法。

3長鏈非編碼RNA與增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變

增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變(PVR)是一種嚴重的致盲性眼病。瘢痕修復過程中產(chǎn)生的視網(wǎng)膜前膜及孔源性視網(wǎng)膜脫離均可能導致此并發(fā)癥[25]——PVR的產(chǎn)生，可以導致視網(wǎng)膜脫離修復手術(shù)失敗，視網(wǎng)膜再次脫離和嚴重的視力損害。PVR的形成與視網(wǎng)膜色素上皮細胞(RPE)、成纖維細胞、膠質(zhì)細胞和炎癥細胞的作用相關(guān)，其中RPE在PVR患者視網(wǎng)膜前膜中含量最高[26]。RPE在玻璃體內(nèi)生長因子和細胞因子的作用下發(fā)生間充質(zhì)化，產(chǎn)生過度的遷移及增殖，繼而形成視網(wǎng)膜前膜。目前研究已經(jīng)證實不同的生長因子、細胞因子、細胞內(nèi)信號通路、轉(zhuǎn)錄因子、microRNA在RPE細胞的間充質(zhì)化中起了重要作用。然而，長鏈非編碼RNA在這一病理過程中的作用仍在初始階段[27]。

肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(MALAT1)是最早被驗證的具有激活上皮間充質(zhì)化和促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的長鏈非編碼RNA[28]。Yang等[29]證實在TGF-β1誘導產(chǎn)生的RPE間充質(zhì)化模型中，下調(diào)MALAT1可以顯著抑制ARPE19細胞系的遷移及增殖，進而影響EMT、細胞遷移及RPE細胞增殖。MALAT1可以激活RPE細胞，從而為研究PVR的發(fā)病機制及發(fā)現(xiàn)潛在的治療靶點提供了新的方法。

4長鏈非編碼RNA與糖尿病視網(wǎng)膜病變

糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)特征是視網(wǎng)膜微血管病變，是糖尿病最嚴重的并發(fā)癥之一。視力的降低通常伴隨著炎癥反應，新生血管形成，血管通透性增加和血管細胞的功能異常[30]。

心肌梗塞相關(guān)轉(zhuǎn)錄子(MIAT)在兩棲動物及哺乳動物中都是高度保守的，長約9kb。MIAT選擇性地表達在中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)中，在視網(wǎng)膜細胞生長分化過程中起調(diào)控作用，又被稱為視網(wǎng)膜非編碼RNA2(RNCR2)或者Gomafu。RNCR2選擇性地表達在有絲分裂祖細胞和有絲分裂后期視網(wǎng)膜前體細胞中，在不成熟的無長突細胞中表達量顯著。敲除發(fā)育中的視網(wǎng)膜的RNCR2可以促進無長突細胞和Müller神經(jīng)膠質(zhì)細胞的發(fā)育，表明RNCR2是一種選擇性抑制視網(wǎng)膜細胞系分化的長鏈非編碼RNA[31]。 Yan等[32]研究表明，高糖可以顯著上調(diào)lncRNA-MIAT的表達水平。在體實驗表明，下調(diào)MIAT可以減輕糖尿病誘導產(chǎn)生的視網(wǎng)膜新生血管形成，血管滲漏和炎癥反應；細胞實驗表明，MIAT下調(diào)可以減少視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細胞增殖、遷移和管腔形成過程。MIAT作為競爭性內(nèi)源性RNA(ceRNA)與血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和miR-150形成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，從而在微血管異常過程中發(fā)揮調(diào)控作用。與此同時，糖尿病大鼠視網(wǎng)膜中VEGF、腫瘤壞死因子(TNF-α)、細胞間黏附因子-1表達量增高；MIAT下調(diào)可以部分降低糖尿病導致的VEGF、TNF-α、細胞間黏附因子-1，表明MIAT下調(diào)可以減輕糖尿病造成的炎癥反應。

MALAT1在很多腫瘤中均有表達，包括肺癌、膀胱癌、肝癌等，同時也參與糖尿病視網(wǎng)膜病變的病理過程[33]。Yan等[34]證明在糖尿病小鼠模型中測序檢測到303個差異表達的LncRNA， 包括214個下調(diào)的和89個上調(diào)的LncRNA。MALAT1在猴視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞系(RF/6A)高糖血癥模型中，在糖尿病患者的房水中、纖維血管膜上高表達。Liu等[35]證明在STZ誘導的糖尿病大鼠中MALAT1的表達量明顯上調(diào)；下調(diào)MALAT1可以明顯降低糖尿病導致的微血管滲漏、血管周細胞消失、毛細血管退化等異常表現(xiàn)。體外實驗表明，下調(diào)MALAT1可以降低血管內(nèi)皮細胞增殖、遷移和管腔形成，p38MAPK信號通路參與了內(nèi)皮細胞功能的調(diào)控。Michalik等[36]也證明通過小干擾RNA或者GapmeRs沉默MALAT1可以顯著減少該基因誘導產(chǎn)生的內(nèi)皮細胞遷移及細胞增殖。

母系印記基因3(MEG3)屬于DLK1-MEG3基因座，位于人染色體14 q32.3。MEG3表達缺失被發(fā)現(xiàn)與各種類型的人類腫瘤和腫瘤細胞系相關(guān)。此外，體外實驗顯示過表達MEG3可以抑制腫瘤細胞增殖。在鏈脲佐菌素(STZ)誘導的糖尿病小鼠視網(wǎng)膜中，以及高糖和氧化損傷處理的內(nèi)皮細胞中，MEG3的表達量顯著下調(diào)。MEG3敲除加重了視網(wǎng)膜血管功能的異常，表現(xiàn)為嚴重的毛細血管退化，微血管滲出增加，以及炎癥反應。在體外實驗中，MEG3敲除也可以調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞增殖遷移和管腔形成。這一功能主要是通過調(diào)控PI3K/Akt信號轉(zhuǎn)導通路，因此，上調(diào)MEG3有可能用做為治療糖尿病相關(guān)微血管并發(fā)癥的新方法[37]。

由此可知，MIAT、MALAT1、MEG3與糖尿病視網(wǎng)膜微血管病變的調(diào)控相關(guān)，有望為糖尿病視網(wǎng)膜微血管病變的治療和干預提供新靶點。

5長鏈非編碼RNA與年齡相關(guān)性黃斑變性

早期年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)的特征為視網(wǎng)膜下細胞碎片堆積形成的玻璃膜疣。隨著疾病的進展，早期的AMD發(fā)展為進展期的AMD，表現(xiàn)為地圖樣萎縮和新生血管形成性AMD。其中地圖樣萎縮又被稱為干性AMD，即視網(wǎng)膜色素上皮細胞(RPE)及光感受器細胞的失活；濕性AMD則表現(xiàn)為脈絡(luò)膜新生血管形成[38]。脈絡(luò)膜新生血管(CNV)是AMD的標志物，起源于脈絡(luò)膜毛細血管層，隨著新生血管突破Bruch’s膜進入視網(wǎng)膜色素上皮層下或者視網(wǎng)膜下層。新生的血管缺乏典型的結(jié)構(gòu)完整性，表現(xiàn)為不完整的基底膜和缺乏周細胞，使血管更容易產(chǎn)生滲漏以及出血[39]。這種滲漏將導致視網(wǎng)膜水腫，視物變形，當累積黃斑區(qū)時將出現(xiàn)視力嚴重降低。盡管濕性AMD起始于脈絡(luò)膜新生血管網(wǎng)，但是最主要的啟動因素卻是RPE層的功能異常。RPE層對維持視網(wǎng)膜功能正常起著至關(guān)重要的作用。其功能主要包括血管活性因子的釋放，光感受器外界膜的吞噬作用，離子的空間緩沖作用，以及上皮細胞向脈絡(luò)膜毛細血管層及視網(wǎng)膜下層的遷移[40-44]。當RPE層血管生成反應應答被激活時，將釋放過量的VEGF至脈絡(luò)膜中[45]。這種促血管生成因子繼而與內(nèi)皮細胞表面的受體結(jié)合，啟動了新生血管形成的過程[46]。內(nèi)皮細胞表面有三種VEGF受體：VEGFR-1(Flt-1)，VEGFR-2(KDR/Flk-1)， VEGFR-3(Flt-4)。VEGF與KDR/Flk-1的結(jié)合在新生血管形成中具有重要的作用，F(xiàn)lt-1的功能類似于誘騙受體，F(xiàn)lt-4主要表達在淋巴管內(nèi)[47]。目前，抗VEGF單克隆抗體的應用使?jié)裥訟MD的治療出現(xiàn)了革命化的改變，在保護患者視功能方面作用明顯[48]。然而，反復注射抗VEGF制劑的安全性問題也日益受到關(guān)注，特別是關(guān)于血栓形成方面的報道引起了人們的重視[49]。目前基因療法在臨床各個學科中的應用正在迅速的發(fā)展起來。由于眼是一個很好的觀察藥代動力學的器官，因此基因療法在眼科上的應用也取得了一定的進展[50]?；虔煼梢允箼C體長期穩(wěn)定安全地生成內(nèi)源性的抑制血管生成的細胞因子，從而有效促進新生血管疾病的治療[51]?；蛘T導內(nèi)源性血管生長抑制因子，比如色素上皮衍生因子(PEDF)、內(nèi)皮抑素、血管抑素等在動物實驗及一期臨床實驗中作用明顯[52]。

高通量測序已經(jīng)確定了整個人類基因組轉(zhuǎn)錄出來的大量的LncRNA。越來越多的證據(jù)表明，這些LncRNAs在調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后翻譯，表觀遺傳學水平扮演多個角色。LncRNAs異常表達可能發(fā)生在各種病理過程中，許多LncRNAs特異表達都與眼內(nèi)血管疾病的發(fā)生和治療效果不佳明顯相關(guān)。Vax2os這一長鏈非編碼RNA在Vax2同源框轉(zhuǎn)錄因子所在染色體的反義鏈上。通過測序Xu等[53]發(fā)現(xiàn)Vax2os1和Vax2os2在眼內(nèi)視網(wǎng)膜新生血管中有特異性表達。在濕性AMD患者房水中檢測到Vax2os1和Vax2os2顯著性高表達，與此同時,抗新生血管因子-色素上皮衍生因子(PEDF)表達量顯著降低。因此可以證明，Vax2os1和Vax2os2在眼內(nèi)新生血管中起與VEGF相同的作用，使其成為診斷眼內(nèi)新生血管的的潛在指標。

6長鏈非編碼RNA與眼部腫瘤

6.1視網(wǎng)膜母細胞瘤是一種來源于光感受器前體細胞的惡性腫瘤。常見于3歲以下兒童，具有家族遺傳傾向，可單眼、雙眼先后或同時罹患，是嬰幼兒最常見的眼內(nèi)惡性腫瘤，成人中罕見。

近期的研究表明絲/蘇氨酸蛋白激酶(BRAF)激活的非編碼RNA(BANCR)在惡性黑色素瘤和肺癌細胞的增殖遷移中起重要作用。Su等[54]在視網(wǎng)膜母細胞瘤組織和細胞中，也證實該LncRNA表達明顯上調(diào)，而且與腫瘤體積、脈絡(luò)膜侵襲性及視神經(jīng)受損有關(guān)。LncRNA BANCR高表達的患者生存率低于低表達的患者，因此，LncRNA BANCR是預后不佳的指標。與此同時,體外實驗也證實了，下調(diào)LncRNA BANCR將會抑制視網(wǎng)膜母細胞瘤細胞的增殖、遷移以及侵襲。母系印記基因3(MEG3)在視網(wǎng)膜母細胞瘤組織中下調(diào)，MEG3表達量低預示著預后不佳，細胞系中過表達MEG3可以抑制增殖，促進凋亡，負性調(diào)控Wnt/β-catenin通路[55]。以上研究表明，BANCR、MEG3有望成為診斷視網(wǎng)膜母細胞瘤預后的指標。

6.2葡萄膜黑色素瘤葡萄膜惡性黑色素瘤是成年人中最多見的一種惡性眼內(nèi)腫瘤，在國外其發(fā)病率占眼內(nèi)腫瘤的首位，在國內(nèi)則僅次于視網(wǎng)膜母細胞瘤，居眼內(nèi)腫瘤的第二位。此瘤的惡性程度高，易經(jīng)血流轉(zhuǎn)移，在成年人中又比較多見。Fan等[56]發(fā)現(xiàn)在腫瘤發(fā)生的基因特異性組蛋白修飾中，維甲酸相關(guān)孤核受體(retinoid-related orphan nuclear receptor,ROR)這一長鏈非編碼RNA，作為一個誘騙致癌RNA阻止了組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶G9A的募集，抵消了靶基因TESC啟動子的組蛋白甲基化修飾，從而導致了異常腫瘤細胞的增殖及遠端轉(zhuǎn)移。下調(diào)ROR，組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶G9A恢復了與TESC啟動子的結(jié)合，因此，沉默TESC的表達，腫瘤細胞增殖明顯下調(diào)。

剪接因子3B亞基1(SF3B1)在葡萄膜黑色素瘤中產(chǎn)生突變，而且該基因突變往往預示預后良好。通過測序發(fā)現(xiàn)，SF3B1基因突變與ABCC5和UQCC這兩個蛋白質(zhì)編碼基因及長鏈非編碼基因CRNDE的選擇性剪切相關(guān)[57]。在膠質(zhì)瘤細胞中，CRNDE通過mTOR信號通路促進細胞增殖及侵襲[58]。因此,該LncRNA有望成為研究葡萄膜黑色素瘤的又一靶點。

7其他與眼發(fā)育相關(guān)的長鏈非編碼RNA

在篩查氨基乙磺酸可以上調(diào)的基因時發(fā)現(xiàn)了TUG1，其具有誘導視桿細胞生成的作用。Young等[59]發(fā)現(xiàn)敲除TUG1將導致發(fā)育中的視桿細胞向外核層遷移障礙，視錐細胞特異性標記物的異位表達，以及細胞凋亡的增加，但是機制尚不清楚。TUG1敲除對光感受器細胞的形態(tài)學具有影響，可以使外節(jié)細胞縮短或者消失，內(nèi)節(jié)細胞層薄于用電穿孔作為對照的視桿細胞組?；蛩降姆治霰砻?，TUG1敲除可以使一些與光感受器細胞相關(guān)的基因表達發(fā)生改變。光感受器細胞標志物，如cone arrestin、ROM1、Pde6b和Cnga1均被上調(diào)調(diào)節(jié)，而轉(zhuǎn)錄因子Crx和 Otx2顯著下調(diào)。因此，視桿細胞和視錐基因的失調(diào)，以及缺乏適當?shù)囊晽U細胞外節(jié)，可能是TUG1的缺失造成下游Otx2和Crx減少的原因[60]。

第一個被定義的與蛋白質(zhì)編碼基因相對應的反鏈轉(zhuǎn)錄因子(OST)，在視網(wǎng)膜發(fā)育方面有著非常重要的功能。最初被Blackshaw等命名為RNCR1，后來被命名為Six3OS。通過系統(tǒng)分析視網(wǎng)膜上的同源異型結(jié)構(gòu)域因子(HOST)，Six3OS的表達量是非常顯著的[61]。與此同時,還有另外7個相關(guān)的同源異型結(jié)構(gòu)域反鏈轉(zhuǎn)錄因子，分別被命名為Pax6OS、Six6OS、Vax2OS、CrxOS、Otx2OS、Pax2OS、RaxOS。Six3Os在間腦祖細胞中與其對應的Six3基因共表達，然而發(fā)育中的腦組織只表達Six3,而不表達Six3OS；在成熟的視網(wǎng)膜中，不同的Six3OS亞型有的在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞中與Six3共表達，有的只存在于Müller神經(jīng)膠質(zhì)細胞中，而不表達Six3[62]。過表達或者敲除Six3OS都將對視網(wǎng)膜細胞的分化造成影響[63]。

8小結(jié)

綜上所述，基于人類基因組測序的完成以及測序技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代生物醫(yī)學得以從基因水平解釋發(fā)病機制，個體化治療為人類健康開啟了新篇章。眼組織作為基因療法的首選組織器官主要有以下幾點原因：(1)與其他經(jīng)靜脈循環(huán)給藥的治療方法相比較，眼局部給藥可以大大降低系統(tǒng)吸收對藥物的影響。(2)眼組織容量較小，較低劑量的藥物即可達到足夠的靶向治療效果。(3)眼部組織解剖結(jié)構(gòu)的簡單使不同細胞功能得到有效的劃分。(4)眼內(nèi)介質(zhì)的透明性為不同眼科儀器比如視網(wǎng)膜電圖、OCT、眼底熒光造影等檢查新生血管情況提供了可能[64]。隨著精準化醫(yī)療時代的到來，通過測序獲得患者不同的基因表型，并且根據(jù)患者的具體情況制定相應的治療措施成為了當今的研究熱點。微小RNA在很多研究中表明其也已成為臨床上診斷及判斷預后的一個常用而且有效的指標。但是,對于長鏈非編碼RNA這一數(shù)量更加龐大，大多數(shù)功能未知的基因來說，研究空間更加廣泛。本文對目前研究較為深入的長鏈非編碼RNA對于眼科疾病的功能做一簡單歸納總結(jié)，以期在后續(xù)的研究中進一步明確其作用機制，為臨床精確治療提供更多有效的選擇。

參考文獻

1 Consortium EP. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome.Nature2012；489(7414): 57-74

2 Djebali S, Davis CA, Merkel A,etal. Landscape of transcription in human cells.Nature2012；489(7414)：101-108

3 Moran VA, Perera RJ, Khalil AM. Emerging functional and mechanistic paradigms of mammalian long non-coding RNAs.NucleicAcidsRes2012; 40(14): 6391-6400

4 Orom UA, Derrien T, Beringer M,etal. Long noncoding RNAs with enhancer-like function in human cells.Cell2010；143(1): 46-58

5 Sun L, Goff LA, Trapnell C,etal. Long noncoding RNAs regulate adipogenesis.ProcNatlAcadSciUSA2013; 110(9): 3387-3392

6 Song XW, Li Q, Lin L，etal. MicroRNAs are dynamically regulated in hypertrophic hearts, and miR-199a is essential for the maintenance of cell size in cardiomyocytes.JCellPhysiol2010; 225(2)：437-443

7 Chang TC, Yu D, Lee YS,etal. Widespread microRNA repression by Myc contributes to tumorigenesis.NatGenet2008；40(1)：43-50

8 Wilusz JE, Sunwoo H, Spector DL.Long noncoding RNAs: functional surprises from the RNA world.GenesDev2009；23(13)：1494-1504

9 Tsai MC, Manor O, Wan Y,etal. Long noncoding RNA as modular scaffold of histone modification complexes.Science2010; 329(5992): 689-693

10 Qazi Y, Wong G, Monson B,etal. Corneal transparency: genesis, maintenance and dysfunction.BrainResBull2010；81(2-3)：198-210

11 Yan B，Yao J，Tao ZF，etal. Epigenetics and ocular diseases：from basic biology to clinical study.JCellPhysiol2014；229(7): 825-833

12 Hu Y, Chen Y, Lin M,etal. Pathogenic role of the Wnt signaling pathway activation in laser-induced choroidal neovascularization.InvestOphthalmolVisSci2013; 54(1)：141-154

13 Senft C, Priester M, Polacin M,etal. Inhibition of the JAK-2/STAT3 signaling pathway impedes the migratory and invasive potential of human glioblastoma cells.JNeurooncol2011；101(3): 393-403

14 Quigley HA, Broman AT.The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020.BrJOphthalmol2006; 90(3): 262-267

15 Wang DG, Fan JB, Siao CJ,etal. Large-scale identification, mapping, and genotyping of single-nucleotide polymorphisms in the human genome.Science1998; 280(5366)：1077-1082

16 Greene LA, Liu DX, Troy CM,etal. Cell cycle molecules define a pathway required for neuron death in development and disease.BiochimBiophysActa2007; 1772(4): 392-401

17 Hannon GJ, Beach D.p15INK4B is a potential effector of TGF-beta-induced cell cycle arrest.Nature1994; 371(6494): 257-261

18 Pasmant E, Sabbagh A, Vidaud M,etal. ANRIL, a long, noncoding RNA, is an unexpected major hotspot in GWAS.FASEBJ2011; 25(2): 444-448

19 Shete S, Hosking FJ, Robertson LB,etal. Genome-wide association study identifies five susceptibility loci for glioma.NatGenet2009; 41(8): 899-904

20 Helgadottir A, Thorleifsson G, Manolescu A,etal. A common variant on chromosome 9p21 affects the risk of myocardial infarction.Science2007; 316(5830): 1491-1493

21 Scott LJ, Mohlke KL, Bonnycastle LL，etal. A genome-wide association study of type 2 diabetes in Finns detects multiple susceptibility variants.Science2007; 316(5829)：1341-1345

22 Bilguvar K, Yasuno K, Niemela M,etal. Susceptibility loci for intracranial aneurysm in European and Japanese populations.NatGenet2008; 40(12): 1472-1477

23 Wiggs JL, Yaspan BL, Hauser MA,etal. Common variants at 9p21 and 8q22 are associated with increased susceptibility to optic nerve degeneration in glaucoma.PLoSGenet2012; 8(4): e1002654

24 Pasquale LR, Loomis SJ, Kang JH,etal. CDKN2B-AS1 genotype-glaucoma feature correlations in primary open-angle glaucoma patients from the United States.AmJOphthalmol2013;155(2): 342-353

25 Kim IK, Arroyo JG. Mechanisms in proliferative vitreoretinopathy.OphthalmolClinNorthAm2002; 15(1): 81-86

26 Pennock S, Haddock LJ, Eliott D,etal. Is neutralizing vitreal growth factors a viable strategy to prevent proliferative vitreoretinopathy?ProgREtinEyeRes2014;40: 16-34

27 Yang S, Li H, Li M,etal. Mechanisms of epithelial-mesenchymal transition in proliferative vitreoretinopathy.DiscovMed2015;20(110): 207-217

28 Ying L, Chen Q, Wang Y,etal. Upregulated MALAT-1 contributes to bladder cancer cell migration by inducing epithelial-to-mesenchymal transition.MolBioSyst2012;8(9): 2289-2294

29 Yang S, Yao H, Li M,etal. Long Non-Coding RNA MALAT1 Mediates Transforming Growth Factor Beta1-Induced Epithelial-Mesenchymal Transition of Retinal Pigment Epithelial Cells.PloSOne2016; 11(3): e0152687

30 Hammes HP,Feng Y,Pfister F,etal. Diabetic retinopathy: targeting vasoregression.Diabetes2011;60(1): 9-16

31 Rapicavoli NA, Poth EM, Blackshaw S.The long noncoding RNA RNCR2 directs mouse retinal cell specification.BMCDevBiol2010;10:49

32 Yan B, Yao J, Liu JY,etal. lncRNA-MIAT regulates microvascular dysfunction by functioning as a competing endogenous RNA.CircRes2015; 116(7):1143-1156

33 Gutschner T, Hammerle M, Diederichs S.MALAT1a paradigm for long noncoding RNA function in cancer.JMolMed2013; 91(7): 791-801

34 Yan B,Tao ZF,Li XM,etal. Aberrant expression of long noncoding RNAs in early diabetic retinopathy.InvestOphthalmolVisSci2014; 55(2): 941-951

35 Liu JY, Yao J, Li XM,etal. Pathogenic role of lncRNA-MALAT1 in endothelial cell dysfunction in diabetes mellitus.CellDeathDis2014;5: e1506

36 Michalik KM, You X, Manavski Y,etal. Long noncoding RNA MALAT1 regulates endothelial cell function and vessel growth.CircRes2014;114(9): 1389-1397

37 Qiu GZ, Tian W, Fu HT,etal. Long noncoding RNA-MEG3 is involved in diabetes mellitus-related microvascular dysfunction.BiochemBiophysResCommun2016; 471(1): 135-141

38 Bird AC.Therapeutic targets in age-related macular disease.JClinInvest2010; 120(9): 3033-3041

39 Bhutto I, Lutty G. Understanding age-related macular degeneration (AMD): relationships between the photoreceptor/retinal pigment epithelium/Bruch’s membrane/choriocapillaris complex.MolAspectsMed2012; 33(4): 295-317

40 Ban Y, Rizzolo LJ. Regulation of glucose transporters during development of the retinal pigment epithelium.BrainResDevBrainRes2000; 121(1): 89-95

41 Bok D.The retinal pigment epithelium: a versatile partner in vision.JCellSciSuppl1993;17:189-195

42 Cordeiro S, Seyler S, Stindl J,etal. Heat-sensitive TRPV channels in retinal pigment epithelial cells:regulation of VEGF-A secretion.InvestOphthalmolVisSci2010：51(11): 6001-6008

43 Miller SS, Steinberg RH. Active transport of ions across frog retinal pigment epithelium.ExpEyeRes1977; 25(3): 235-248

44 Steinberg RH, Linsenmeier RA, Griff ER. Three light-evoked responses of the retinal pigment epithelium.VisionRes1983; 23(11)：1315-1323

45 Dvorak HF, Brown LF, Detmar M,etal. Vascular permeability factor/vascular endothelial growth factor, microvascular hyperpermeability, and angiogenesis.AmJPathol1995; 146(5)：1029-1039

46 Kim I, Ryan AM, Rohan R,etal. Constitutive expression of VEGF, VEGFR-1, and VEGFR-2 in normal eyes.InvestOphthalmolVisSci1999；40(9): 2115-2121

47 Olsson AK, Dimberg A, Kreuger J,etal. VEGF receptor signalling-in control of vascular function.NatRevMolCellBio2006；7(5): 359-371

48 Group CR，Martin DF, Maguire MG,etal. Ranibizumab and bevacizumab for neovascular age-related macular degeneration.NewEnglandJMed2011; 364(20): 1897-1908

49 Curtis LH, Hammill BG, Schulman KA,etal. Risks of mortality, myocardial infarction, bleeding, and stroke associated with therapies for age-related macular degeneration.ArchOphthalmol2010；128(10): 1273-1279

50 Lipinski DM, Thake M, MacLaren RE. Clinical applications of retinal gene therapy.ProgRetinEyeRes2013; 32: 22-47

51 Zhang SX, Ma JX.Ocular neovascularization: implication of endogenous angiogenic inhibitors and potential therapy.ProgRetinEyeRes2007；26(1)：1-37

52 Campochiaro PA, Nguyen QD, Shah SM,etal. Adenoviral vector-delivered pigment epithelium-derived factor for neovascular age-related macular degeneration: results of a phase I clinical trial.HumGeneTher2006；17(2): 167-176

53 Xu XD, Li KR, Li XM,etal.Long non-coding RNAs: new players in ocular neovascularization.MolBiolRep2014；41(7): 4493-4505

54 Su S，Gao J，Wang T，etal. Long non-coding RNA BANCR regulates growth and metastasis and is associated with poor prognosis in retinoblastoma.TumourBiol2015; 36(9): 7205-7211

55 Gao Y, Lu X.Decreased expression of MEG3 contributes to retinoblastoma progression and affects retinoblastoma cell growth by regulating the activity of Wnt/β-catenin pathway.TumourBiol2016；37(2)：1464-1469

56 Fan J, Xing Y, Wen X,etal. Long non-coding RNA ROR decoys gene-specific histone methylation to promote tumorigenesis.GenomeBiol2015；16: 139

57 Furney SJ, Pedersen M, Gentien D,etal. SF3B1 mutations are associated with alternative splicing in uveal melanoma.CancerDiscov2013; 3(10): 1122-1129

58 Wang Y, Wang Y, Li J,etal. CRNDE, a long-noncoding RNA, promotes glioma cell growth and invasion through mTOR signaling.CancerLett2015; 367(2): 122-128

59 Young TL, Cepko CL. A role for ligand-gated ion channels in rod photoreceptor development.Neuron2004; 41(6): 867-879

60 Young TL, Matsuda T, Cepko CL. The noncoding RNA taurine upregulated gene 1 is required for differentiation of the murine retina.CurrBiol2005; 15(6): 501-512

61 Alfano G, Vitiello C, Caccioppoli C,etal. Natural antisense transcripts associated with genes involved in eye development.HumMolGenet2005; 14(7): 913-923

62 Geng X, Lavado A, Lagutin OV,etal. Expression of Six3 Opposite Strand (Six3OS) during mouse embryonic development.GeneExprPatterns2007；7(3): 252-257

63 Rapicavoli NA, Poth EM, Zhu H,etal. The long noncoding RNA Six3OS acts in trans to regulate retinal development by modulating Six3 activity.NeuralDev2011；6: 32

64 Prea SM, Chan EC, Dusting GJ,etal. Gene Therapy with Endogenous Inhibitors of Angiogenesis for Neovascular Age-Related Macular Degeneration: Beyond Anti-VEGF Therapy.JOphthalmol2015；2015: 201726

基金項目：國家自然科學基金項目(No. 81470617)

作者單位：(110005)中國遼寧省沈陽市，中國醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院 中國醫(yī)科大學眼科醫(yī)院 遼寧省晶狀體學重點實驗室

作者簡介：趙芳坤，畢業(yè)于中國醫(yī)科大學，博士，住院醫(yī)師，研究方向：眼底病。

通訊作者：張勁松，主任醫(yī)師，研究方向：白內(nèi)障.cmu4h-zjs@126.com

收稿日期：2016-04-27 修回日期： 2016-07-08

Foundation item:National Natural Science Foundation of China (No.81470617)

通過全基因組的分析揭示了90%人類基因是被轉(zhuǎn)錄的。然而，大約只有1% RNA轉(zhuǎn)錄子可以編碼蛋白質(zhì)，其他的是非編碼RNA。非編碼RNA按照長度可以大致地被區(qū)分為小非編碼RNA(<200nt)，包括微小RNA、轉(zhuǎn)運RNA、核仁小RNA等；長鏈RNA(>200nt)包括核糖體RNA，自然反義轉(zhuǎn)錄子，和其他的長鏈非編碼RNA等。盡管生物信息學及生物活性分析已經(jīng)使很多小非編碼RNA的功能得到開發(fā)，但是我們對于長鏈非編碼RNA(LncRNA)卻知之甚少。LncRNAs在調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后翻譯，表觀遺傳學水平扮演多個角色。LncRNAs異常表達可能發(fā)生在各種病理過程中，許多LncRNAs特異表達都與眼科疾病的發(fā)生和治療效果不佳明顯相關(guān)。在本文中，我們將對眼科常見疾病相關(guān)LncRNAs的功能特點和調(diào)控作用進行綜述。

DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2016.8.16

?KEYWORDS:long non-coding RNA; ophthalmic disease; gene therapy

Functions of long noncoding RNAs and their roles in ocular diseases

Fang-Kun Zhao, Yu Qin, Jing Li, Jin-Song Zhang

Abstract