長鏈非編碼RNA 與急性髓系白血病基因型多樣性關(guān)系的研究進(jìn)展

周晉宇，輝紅蕾，尹冶，王玉明

昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，云南昆明650101

急性髓系白血?。╝cute myeloid leukemia，AML）是一種臨床細(xì)胞遺傳學(xué)和分子生物學(xué)高度異質(zhì)性的血液惡性腫瘤，發(fā)病率3.7/10 萬。成人AML 預(yù)后一般較差，只有40%的年輕患者（年齡小于60 歲）和10%的老年患者（年齡大于60 歲）獲得了長期生存[1]。AML 的病理基礎(chǔ)是由體細(xì)胞突變、細(xì)胞遺傳學(xué)異常、表觀遺傳學(xué)改變、轉(zhuǎn)錄改變等致病因素引起的一系列細(xì)胞增殖、分化、凋亡的改變[2]。隨著“二次攻擊”理論的提出，白血病細(xì)胞遺傳改變的相關(guān)研究不斷增多，這些發(fā)現(xiàn)已被用于區(qū)分疾病分期、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)分層以及選擇個(gè)性化治療方案。根據(jù)歐洲白血病網(wǎng)絡(luò)（European Leukemia Net，ELN）風(fēng)險(xiǎn)分類系統(tǒng)，核磷蛋白1（nucleophosmin，NPM1）、fms 樣酪氨酸激酶3 內(nèi)部串聯(lián)重復(fù)（fms-like tyrosine kinase 3-internal tandem duplication，F(xiàn)LT3-ITD）及CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α（CCAAT/enhancer binding protein-α,CEBPA）基因的突變?yōu)锳ML 患者的危險(xiǎn)分層提供了依據(jù)。長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一類轉(zhuǎn)錄本超過200 個(gè)核苷酸并且缺少編碼蛋白能力的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，這些轉(zhuǎn)錄本在基因組印記及染色質(zhì)重構(gòu)、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾和細(xì)胞間信號(hào)傳遞等調(diào)控過程中起關(guān)鍵作用[3]。同時(shí)有研究運(yùn)用ChIRP、RIP 和螢光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)等方法揭示了lncRNA 與DNA、蛋白質(zhì)以及細(xì)胞內(nèi)各種RNA 之間相互作用，從而發(fā)揮功能[4]。近年來人們越來越了解lncRNA 在惡性血液病中表達(dá)失調(diào)的生物學(xué)意義，目前已有研究證實(shí)單個(gè)lncRNA 在惡性血液病的轉(zhuǎn)化中發(fā)揮著重要作用[5-7]，但這些分子與AML 發(fā)病及預(yù)后相關(guān)基因型多樣性的潛在關(guān)系尚未得到廣泛研究。為全面揭示lncRNA 與AML 基因型多樣性的關(guān)系，我們在此將對(duì)其在疾病調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的重要作用做簡要綜述。

1 AML 患者復(fù)發(fā)基因與lncRNA 表達(dá)的關(guān)系

為了確定lncRNA 是否與細(xì)胞遺傳學(xué)正常的急性髓系白血?。╟ytogenetically normal AML，CN-AML）老年患者的臨床特征、復(fù)發(fā)性突變及預(yù)后相關(guān)，Garzon 等[8]使用自定義lncRNA 微陣列和RNA 測序（RNA-seq）分析了一批年齡較大的CNAML 患者。結(jié)果發(fā)現(xiàn)特定的基因突變（如NPM1、FLT3-ITD、CEBPA、IDH2、ASXL1 和RUNX1）對(duì)應(yīng)特異的lncRNA 表達(dá)譜，但這些lncRNA 是否具有功能，以及它們是否直接或間接受到這些特定基因突變所促進(jìn)的生物變化的調(diào)控，還需要進(jìn)一步研究。由于CN-AML 年輕患者在臨床特征、相關(guān)分子異常、預(yù)后方面與老年人不同，Papaioannou等[9]研究了377 例60 歲以下的CN-AML 成人患者lncRNA 表達(dá)的預(yù)后價(jià)值和生物學(xué)意義，結(jié)果顯示lncRNA 表達(dá)譜為這些患者提供了獨(dú)立的預(yù)后信息。在CN-AML 預(yù)后檢測的多種分子改變中，NPM1 突變、FLT3-IT 突變、CEBPA 雙表達(dá)陽性明顯地與lncRNA 表達(dá)相關(guān)，其中CEBPA 雙表達(dá)陽性與lncRNA 差異表達(dá)的相關(guān)性最強(qiáng)。然而，此次報(bào)道的24 種轉(zhuǎn)錄本與Garzon 等[8]發(fā)現(xiàn)的預(yù)后相關(guān)lncRNA 之間沒有重疊。這一發(fā)現(xiàn)同時(shí)也解釋了CN-AML 老年患者與年輕患者之間存在生物學(xué)差異，比如某些復(fù)發(fā)性基因突變的頻率依賴于年齡的差異。此外，De Clara 等[10]報(bào)道lncRNA XLOC_109948 是一個(gè)致癌基因，低表達(dá)lncRNA XLOC_109948 的患者預(yù)后良好，特別是在NPM1 突變的CN-AML 患者中這個(gè)趨勢更加明顯。由此可推斷出lncRNA XLOC_109948 對(duì)疾病發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)制可能與NPM1 突變有著一定的關(guān)聯(lián)。綜上，AML 基因型的多樣性與lncRNA 表達(dá)相互關(guān)聯(lián)，既可以在基因突變的AML 患者中通過RNA-seq測序篩查出一系列與疾病進(jìn)展有關(guān)的lncRNA，也可以在存在差異表達(dá)的lncRNA 的患者中找到復(fù)發(fā)基因突變的規(guī)律。

2 lncRNA 與AML 基因型多樣性的關(guān)系

2.1 lncRNA HOTAIRM1 與NPM1 突變

NPM1 基因定位于染色體5q35，總長度為23 kb，編碼由294 個(gè)氨基酸殘基組成的核仁磷酸化蛋白。NPM1 可以穿梭于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間，參與核糖體蛋白組裝、合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和中心體復(fù)制，還參與調(diào)控腫瘤抑制基因ARF-p53 通路，進(jìn)而影響細(xì)胞周期和增殖[11]。NPM1 基因突變與lncRNA的差異表達(dá)密切相關(guān)。在NPM1 突變的患者中有35 個(gè)lncRNA 上調(diào)，37 個(gè)lncRNA 下調(diào)[9]。存在NPM1 突變的CN-AML 患者的lncRNA 信號(hào)強(qiáng)烈而獨(dú)特，表現(xiàn)為lncRNA 折疊變化率高和錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率低。此外，NPM1 突變的白血病細(xì)胞具有特殊的基因表達(dá)特征，如HOXA 轉(zhuǎn)錄本反義RNA 髓系特異性1（HOX antisense intergenic RNA myeloid 1，HOTAIRM1）表達(dá)升高。HOTAIRM1 是由同源框基因簇（Homebox A，HOXA）產(chǎn)生的一種髓系特異性表達(dá)的lncRNA，定位于人類染色體7p15[12]。HOTAIRM1 由視黃酸誘導(dǎo)，參與全反式維甲酸（all-trans-retinoicacid，ATRA）誘導(dǎo)的髓樣細(xì)胞系NB4 的分化。敲低HOTAIRM1 后抑制了NB4 細(xì)胞髓樣分化過程中HOXA1 和HOXA4 的表達(dá)，選擇性減弱了髓樣分化基因CD11b 和CD18 的轉(zhuǎn)錄，并導(dǎo)致更多的細(xì)胞從G1 期進(jìn)展到S 期，進(jìn)而影響髓系細(xì)胞分化過程[13]。雖然與NPM1 突變相關(guān)的HOX 反義轉(zhuǎn)錄本的功能尚不清楚，但我們推測這些轉(zhuǎn)錄本可能調(diào)控重疊的HOX 蛋白編碼基因或位于不同位點(diǎn)的其他HOX 基因，進(jìn)而發(fā)揮作用。

2.2 lncRNA WT1-AS 與FLT3-ITD 突變

FLT3 基因定位于染色體13q12，其編碼蛋白屬于受體酪氨酸激酶（receptor-tyrosine kinase，RTK）家族，調(diào)節(jié)造血細(xì)胞的增殖、存活和分化。在約23%的AML 患者中檢測到FLT3-ITD 突變，典型的臨床表現(xiàn)為初診時(shí)白細(xì)胞計(jì)數(shù)高，化療敏感，誘導(dǎo)化療不易緩解且易復(fù)發(fā)，預(yù)后相對(duì)較差，生存率低[14]。據(jù)報(bào)道，在已發(fā)生NPM1 突變的CNAML 患者中，約30%檢測到FLT3-ITD 突變，提示兩者存在一定的聯(lián)系和相互作用[15]。由于NPM1和FLT3-ITD 突變經(jīng)常共存，它們的lncRNA 信號(hào)有很多重疊。共有26 個(gè)與FLT3-ITD 突變相關(guān)的lncRNA 信號(hào)，其中19 個(gè)上調(diào)，7 個(gè)下調(diào)[9]。近年來研究發(fā)現(xiàn)FLT3-ITD 陽性患者中l(wèi)ncRNA WT1-AS（Wilms tumor 1 antisense RNA）高表達(dá)，并調(diào)節(jié)WT1（Wilms tumor 1 gene）蛋白水平[16]。AML 患者中l(wèi)ncRNA WT1 的高表達(dá)已被證實(shí)與FLT3-ITD 突變有關(guān)，而WT1-AS 是WT1 的反義轉(zhuǎn)錄本，其表達(dá)與WT1 內(nèi)含子的甲基化有關(guān)，在體內(nèi)對(duì)WT1 蛋白水平具有正向調(diào)節(jié)作用，具有抑癌活性和促癌活性。除此之外，lncRNA WT1-AS 在AML中常發(fā)生異常剪接，這可能與疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[17]?？傊ㄟ^檢測攜帶FLT3-ITD 基因突變的AML 患者獨(dú)特的lncRNA 表達(dá)信號(hào)，是開展AML發(fā)生的病理生理機(jī)制研究的新的切入點(diǎn)。

2.3 lncRNA NEAT1 與CEBPA 雙表達(dá)陽性

CEBPA 基因定位于染色體19q13.1，全長3318 bp，編碼包括356 個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì)，是維持造血系統(tǒng)粒系分化的重要轉(zhuǎn)錄因子。CEBPA 對(duì)于阻滯細(xì)胞周期，以及在整個(gè)造血過程中抑制自體和髓系分化至關(guān)重要。臨床資料顯示，5%～14%的AML 病例中CEBPA 基因發(fā)生了突變，CEBPA 突變患者初診時(shí)外周血中血紅蛋白、白細(xì)胞計(jì)數(shù)高，骨髓原始細(xì)胞比例高，血小板計(jì)數(shù)低。在不同的細(xì)胞遺傳學(xué)危險(xiǎn)分組的AML 患者中，CEBPA 的表達(dá)水平存在顯著差異[18]。研究人員在CEBPA 突變的CN-AML 患者中檢測到82個(gè)lncRNA 上調(diào)，186 個(gè)下調(diào)，其中l(wèi)ncRNA NEAT1下調(diào)最為明顯[9]。核富含豐富的轉(zhuǎn)錄本1（nuclear paraspeckle assembly transcript 1，NEAT1）是一種核限制性lncRNA，通過保留mRNA 在細(xì)胞核中進(jìn)行編輯，而參與調(diào)控基因表達(dá)。它主要參與ATRA 治療后急性早幼粒細(xì)胞白血病（acute promyelocytic leukemia，APL）細(xì)胞的髓系分化[19]。Zeng 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA NEAT1 抑制APL 細(xì)胞的髓樣分化。初發(fā)APL 患者外周血單核細(xì)胞中NEAT1 表達(dá)下調(diào)，尤其是在表達(dá)PML-RARα的細(xì)胞中表達(dá)顯著降低，敲低PML-RARα后NEAT1 表達(dá)上調(diào)，表明PML-RARα能抑制NEAT1 的表達(dá)。該研究還發(fā)現(xiàn)，NEAT1 在ATRA 誘導(dǎo)的NB4 細(xì)胞分化過程中顯著上調(diào)，應(yīng)用小干擾RNA（siRNA）敲低NEAT1 可阻斷ATRA 誘導(dǎo)的APL 細(xì)胞分化。此外，有研究報(bào)道lncRNA UCA1（urocancer associated 1）在CEBPA 突變的CN-AML 患者中上調(diào)。機(jī)制方面，形成了UCA1-miR-126-RAC1 調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)白血病細(xì)胞增殖，繼而影響AML 進(jìn)展[21]。因此，在臨床工作中可以通過AML 患者是否存在CEBPA 突變來預(yù)測相關(guān)的lncRNA 表達(dá)信號(hào)，從而監(jiān)測化療效果和疾病復(fù)發(fā)。

3 lncRNA 評(píng)分的生物學(xué)意義

Papaioannou 等[9]通過測序發(fā)現(xiàn)了差異表達(dá)的lncRNA 后，將這些lncRNA 轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)值線性組合后加權(quán)可獲得預(yù)后評(píng)分，該評(píng)分與AML 患者的總生存期（overall survival，OS）、無進(jìn)展生存期（event-free survival，EFS）和無病生存期（diseasefree survival，DFS）相關(guān)。良好的lncRNA 評(píng)分是較好預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)。在lncRNA 評(píng)分較差的患者中，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的基因和介導(dǎo)免疫逃避的基因高度表達(dá)；促進(jìn)惡性細(xì)胞增殖的癌基因過表達(dá)；參與淋巴細(xì)胞/白細(xì)胞活化、炎癥、損傷反應(yīng)和凋亡調(diào)控的基因較為豐富；參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控、RNA 代謝過程調(diào)控和DNA 結(jié)合的基因表達(dá)不足。因此，lncRNA 評(píng)分為AML 患者提供了有意義的預(yù)后信息，同時(shí)，這些lncRNA 也可作為新的分子靶標(biāo)在疾病療效評(píng)估及預(yù)后中起重要作用。

4 結(jié)語

目前研究證明AML 的致病性受遺傳改變的高度影響，AML 細(xì)胞遺傳學(xué)和分子的多樣性使得AML 精準(zhǔn)靶向治療非常困難。因此，研究分子特征，將AML 患者分組細(xì)化得更精確，有助于開發(fā)更有效的治療手段。這一領(lǐng)域的知識(shí)不斷擴(kuò)展并指導(dǎo)著疾病風(fēng)險(xiǎn)分層治療決策和靶向藥物的開發(fā)，正日益成為AML 現(xiàn)代個(gè)性化臨床管理的重要組成部分。哺乳動(dòng)物基因組編碼成千上萬的lncRNA，越來越多的證據(jù)表明某些lncRNA 可以作為預(yù)測人類癌癥發(fā)生及預(yù)后的生物標(biāo)志物。同時(shí)近年來發(fā)現(xiàn)lncRNA 與腫瘤的病理生理機(jī)制有著緊密的聯(lián)系，這為進(jìn)一步篩選腫瘤分子標(biāo)志物奠定了基礎(chǔ)，也為腫瘤尋找分子治療靶標(biāo)提供了依據(jù)。有研究表明，lncRNA 與血液腫瘤的惡性生物學(xué)行為明顯相關(guān)，然而有關(guān)lncRNA 分子在AML 基因表達(dá)機(jī)制異常中發(fā)揮作用的研究還在起步階段，機(jī)制尚不明確。本綜述簡要總結(jié)了參與AML 發(fā)病過程的常見基因突變，以及通過RNA測序獲得與其突變相關(guān)聯(lián)的lncRNA，將有助于進(jìn)一步對(duì)AML 中的lncRNA 分子標(biāo)志物進(jìn)行深入研究。此外，NPM1、FLT3-ITD 突變及CEBPA 雙表達(dá)陽性與疾病發(fā)生發(fā)展的全過程密切相關(guān)，同時(shí)也提示著疾病的療效評(píng)價(jià)和預(yù)后，lncRNA 評(píng)分為AML 患者提供了有意義的預(yù)后信息，兩者聯(lián)合應(yīng)用將更有利于疾病危險(xiǎn)分層，為醫(yī)患提供詳細(xì)的診療信息。