编译：思越，编辑：十九、江舜尧。
原创微文，欢迎转发转载。
非编码RNA参与了分化，增殖，迁移，血管生成和凋亡等生物过程，作为白血病的潜在诊断和预后生物标志物引起了广泛关注。更多的研究证据表明，非编码RNA基因的突变谱和失调表达，与白血病等癌症的发生和发展密切相关。在这篇综述中，作者重点介绍了不同类型的非编码RNA在白血病中的表达和功能作用，并讨论了它们作为诊断或预后生物标志物和治疗靶标的潜在临床应用。
论文ID
原名：Role of non-coding RNA networks in leukemia progression, metastasis and drug resistance
译名：非编码RNA网络在白血病进展，转移和耐药中的作用
期刊：Molecular Cancer
IF：10.679
发表时间：2020年3月12日
通讯作者：Mohammad Haris & Shahab Uddin
通讯作者单位：卡塔尔大学
DOI号：10.1186/s12943-020-01175-9
结果
非编码RNA网络的特征
ncRNA在基因表达，RNA成熟和蛋白质合成过程中发挥重要作用。ncRNA根据转录本大小分为小于<200个核苷酸的Small ncRNA，和大于> 200个核苷酸的Long ncRNA（图1），此外，非编码基因组内的变异也与多种癌症的发生发展有关，表中列出了非编码RNA的作用和分子机制及其在白血病中的治疗潜力（表1）。
图1 非编码RNA（ncRNA）的分类
lncRNA
lncRNA被定义为长度超过200个核苷酸的转录物，无法翻译成蛋白质。RNA聚合酶II负责执行lncRNA的转录，并以组织特异性的方式表达。LncRNA调节多种生物学过程，例如分化，发育和生物发生，以及多种人类疾病，包括恶性肿瘤的生长。lncRNA利用各种工具在细胞水平上实现其功能，例如影响染色质的重新设计和甲基化，充当MicroRNA抑制海绵并调节蛋白质复合物的稳定性; 与DNA甲基转移酶结合来改变染色质构象或改变核小体的位置，引起染色体环的调节和基因启动子的改变。在白血病中，lncRNA行使癌基因或肿瘤抑制因子功能，参与细胞过程，包括细胞周期以及肿瘤的侵袭和转移。研究发现，lncRNA 可通过HOXA3 / EGFR / Ras / Raf / MEK/ ERK途径降低ALL对糖皮质激素的敏感性，以及通过HNF4alpha / AMPK / WNT5A信号通路调节AML的进展。同时，LncRNA可作为AML风险的预测因素，影响ALL的预后（图2）。
图2 lncRNA功能的一般机制
Micro RNA
Micro RNA是长度约为19–20 nt的非编码RNA，约占人类基因组的5%。Micro RNA通常是由RNA 聚合酶II (Pol II) 转录的，最初产物是被称为pri-microRNA 的大的前体分子。迄今为止，已鉴定出940种不同的MicroRNA分子。MicroRNA通常起到肿瘤抑制因子或癌基因的作用，与多种恶性肿瘤的发生发展相关。研究发现，过表达miR-155，会诱导多克隆淋巴细胞增多并发展为高度淋巴细胞性白血病，且在患有骨髓增生性疾病的情况下，还会引起粒细胞、单核细胞的增加，可能与其信号转导靶标SHIP1和CEBPB的异常表达有关。在细胞实验中，miR-223的表达升高可以抑制增殖和细胞运动，促进细胞凋亡，通过控制G1/S细胞周期的相变降低了肿瘤的发生。临床资料表明，儿童AML患者中miR-370的表达降低，促进了疾病进展，并提示miR-370的表达可以作为非侵入性诊断方法。此外，Micro RNA异常表达会影响白血病的化学耐药性，如伊马替尼。这些发现能够更好地了解白血病群体的潜在机制，帮助临床医生使用该信息指导治疗（图3）。
图3 MicroRNA的生物发生和基因表达调控
CircRNA
CircRNA是一类不具有5’末端帽子和3’末端poly(A)尾巴，通过形成没有暴露末端的共价闭合连续环结构的非编码RNA分子，在调节基因表达中起着至关重要的作用。CircRNA通常以低水平表达，在进化上是保守的，在细胞质中表现出较高的相对稳定性。CircRNA与转录后调节有关，通过充当微小RNA结合的诱饵，降低其细胞利用率，并引起其靶mRNA上调，即发挥竞争性内源RNA的作用吸附MicroRNA。研究表明，CircRNA还与转录因子和RNA结合蛋白的存储或隔离，MicroRNA转运或编码功能蛋白等功能有关。CircRNA与人类疾病密切相关，一项研究揭示了数百种CircRNA在血液中的含量高于线性mRNA，提示CircRNA作为标准临床血液样本中的生物标志物的潜力。在白血病中，发现circ-CBFB通过调节miR607 / FZD3 / Wnt /β-catenin途径来促进CML的增殖并抑制细胞凋亡，hsa_circ_0080145通过充当miR-29b海绵来调节CML细胞增殖。临床研究显示，CircRNA可作为AML风险的预测因素，影响AML患者预后（图4）。
图4 CircRNA功能的一般机制
ncRNA调控白血病化学耐药的潜在机制
ncRNA参与了白血病从肿瘤发展到耐药性的各个过程。像大多数癌症一样，化学耐药在治疗中是一个重要的问题。遗传和表观遗传修饰通常会引起多种药物转运蛋白的失调，药物靶点的改变和药物的代谢，细胞凋亡和自噬机制的缺陷，氧化还原系统的破坏，DNA修复的增加以及干细胞数量的增加。
费城染色体在大部分CML，部分ALL及少数AML出现，其22号染色体长臂区段易位至9号染色体长臂上，致使发生BCR/ABL基因型融合。伊马替尼是BCR-ABL的抑制剂，在Ph阳性CML患者中显示出改善的治疗效果。在CML细胞系和患者样品中报道了miR-30e下调了ABL表达，抑制增殖，诱导细胞凋亡并使提高对伊马替尼治疗的敏感性。miR-203使CML细胞对伊马替尼敏感并诱导细胞凋亡，miR-486通过靶向PTEN和FOXO1来促进对伊马替尼的敏感性。
柔红霉素（DNR）和ara-C（蒽环类药物）是用于白血病的有效化疗药物，通过插入DNA中并靶向拓扑异构酶II阻碍其切割DNA链并与支架/基质相关蛋白区域（S / MAR）结合，从而引起DNA双链断裂。蒽环类药物通过调节MicroRNA的表达来调节细胞的增殖和凋亡，但部分MicroRNA通过调节DNA修复信号通路的成分而引起耐药性。研究表明，miR-21的过表达柔红霉素抗性相关。miR-181a通过靶向共济失调毛细血管扩张突变（ATM）而过表达增加了增殖，并通过靶向Rad51促进DNA损伤，增加药物敏感性并促进细胞凋亡。
ABC转运蛋白是肿瘤中具有增强耐药性的重要蛋白。MicroRNA通过下调相应的ABC转运蛋白，从而对药物敏感。miR-326下调抗性HepG2细胞中的ABC转运蛋白ABC144，同时负调控ABC家族耐药相关基因ABCA2和ABCA3。在ETV6-RUNX1 +融合基因表达的白血病患者中，敲低miR-125b增加了对星形孢菌素和阿霉素以及长春新碱的敏感性。
非编码RNA在白血病免疫调节中的作用
ncRNA可以通过调控免疫细胞的分化直接调节免疫系统，也可以通过调节信号分子（包括NF-kB，c-Myc，p53和Notch）的表达间接调节。大多数白血病是由造血干细胞（HSC）或祖细胞中的遗传或表观遗传异常所驱动的，引起分化停滞并增加未成熟细胞在骨髓中的增殖和存活能力。
在lncRNA早期造血分化的作用研究中，通过对HSC（造血干细胞）的RNA测序鉴定出lncHSC-1和lncHSC-2，两者降低引起髓系分化改变，HSC的自我更新受损和T细胞分化增加，表明lncRNA可以调节HSC分化。HOTAIRM1是髓样特异性长链基因间非编码RNA，调节骨髓细胞分化所需的HOX，CD11b和CD18基因表达，在髓样成熟过程中表达增加，并证实HOTAIRM1与白细胞介导免疫力，MHC I类蛋白复合物，补体控制模块和白细胞激活途径的调节有关。此外，在粒细胞分化过程中，HOTAIRM1的表达受到转录因子PU.1的调控，进而影响滤泡（FO）和生发中心（GO）B细胞。lncDC是人树突状细胞（DC）中表达的lncRNA，lncDC通过调节关键转录因子STAT3的翻译后修饰来介导树突状细胞的分化，在lncDC敲除后发现包括抗原呈递（HLA-DR），细胞因子分泌（IL-12）和T细胞活化（CD40，CD80和CD86）等蛋白质发生了改变。
p53在白血病免疫调节过程中具有调控lncRNA的作用。肿瘤抑制因子p53可以诱导癌症增强子区域的lncRNA激活子（LED）的表达。lncRNAp53int1是人类p53基因的第一个内含子编码的lncRNA，在未分化的髓样白血病细胞中高表达，但在分化为单核细胞和巨噬细胞的过程中表达显着降低。在CLL中，p53的还调控了NEAT1和lincRNA-p21的表达。药理学研究显示，p53激活NK细胞从而诱导免疫炎症反应，抑制白血病的生长，但同时激活白血病细胞中PD-L1表达，促进其免疫逃逸。增强子RNA（eRNA）是另一类lncRNA，据报道参与免疫调节。在急性B淋巴细胞白血病普通型小鼠模型中，鉴定出三个增强子RNA，与B细胞发育转录因子PAX5相互作用。
在CLL中，超过50％的病例携带13q14.3处的关键区域缺失，从而影响miR-15 / 16基因家族、淋巴细胞白血病缺失基因1和2（DLEU1和DLEU2）的转录。NF-KB信号通路由哺乳动物转录因子NF-KB家族，与免疫球蛋白kappa轻链基因的增强子B序列特异性结合，促进K轻链基因表达，在调节肿瘤炎症和免疫中起着重要作用。研究证明，DLEU1和DLEU2可通过其他NF-kβ调节基因调节NF-kB活性，且miR-15 / 16基因家族可强烈诱导NF-kβ活性。在CLL中，NF-kB信号通过与肿瘤微环境（TME）相互作用，促进白血病细胞的存活。P50相关COX-2外源RNA（PACER）是在人类COX2基因上游区域转录的lncRNA，并通过与NF-kβ的抑制性P50亚基相互作用共同激活NF-kB，诱导先天免疫细胞的初次应答基因表达。
Notch信号通路，通过介导细胞之间的相互作用，贯穿于机体的各项生命活动，精细地调控生长、发育、凋亡等过程的进行。已在T细胞急性淋巴细胞白血病（T-ALL）中鉴定出Notch调控的致癌性lncRNA：LUNAR1。LUNAR1上调并通过IGF信号诱导IGF1R表达，促进T-ALL细胞存活。NOTCH1相关lncRNA（NALT），作为转录因子激活Notch信号并促进儿童T细胞ALL（T-ALL）细胞增殖。此外，Notch可以调节肿瘤微环境中免疫细胞，成纤维细胞，内皮细胞和间充质细胞等各种组分。
CircRNA可能参与白血病的宿主免疫系统的调节。细胞研究显示，在PML /RARα阳性APL和MLL / AF9阳性AML细胞中存在融合CircRNA（F-CircRNA），通过激活PI3K和MAPK信号引起细胞转化，并促进白血病细胞的增殖发展和抵抗力。此外，在细胞外囊泡中检测到CircRNA的存在。CircRNA可能还参与免疫应答的调节，AML中检测到高表达的hsa_Circ_0075001具有更低的Toll样受体信号转导途径的成分表达。
MicroRNA可调节白血病等恶性肿瘤的免疫检查点蛋白。在AML中，miR-34通过靶向PD-L1 mRNA来调节PDL1表达，从而控制PD-L1特异性T细胞凋亡。动物实验发现，miR-17-92簇在小鼠骨髓移植后，调节移植物抗宿主病（GVHD）中的T细胞反应，促进CD4 T细胞活化迁移和Th1分化，并抑制Th2和Treg分化。最近的一项研究中，AML患者中高表达的miR-708通过调节髓样分化，延迟HOXA9介导的体内转化。
ncRNA在白血病中的临床意义
ncRNA调节增殖，凋亡，干性和分化过程，在白血病风险分层，诊断和预后中的作用正在不断提高。
HOTAIRM1位于HOXA1和HOXA2基因簇之间，调节造血过程中的粒细胞分化。临床研究发现，在AML患者中，HOTAIRM1高表达具有较差的总体生存期及更高的累积发病率。在NPM1突变阳性AML患者亚组中，HOTAIRM1的高表达与不良的生存结果相关。HOXA-AS2位于HOXA集群中HOXA3和HOXA4基因之间，调节成纤维细胞向成熟粒细胞和髓样细胞的分化，可以作为克服AML化疗耐药性的治疗靶点。DLEU1和DLEU2 位于3q14.3染色体上经常删除的区域。DLEU2 充当pri-MicroRNA通过NF-kβ活性参与CLL的发病。在CLL中，LincRNA-p21与p53基因的抑制有关，可作为预后标志物。BGL3 通过c-Myc介导的信号传导，调节融合基因BCR-ABL的致癌表达。
非编码MicroRNA（MicroRNA）是靶基因转录和蛋白质翻译后的调节子。在白血病中，MicroRNA表达特征取决于疾病亚型，细胞遗传风险，年龄和融合基因损伤，以及基因突变。miR-9在AML患者中具有致癌作用，但在儿童AML发生t（8; 21）易位时表达下调。CircRNA，作为管家基因和调节RNA，通过自分泌或旁分泌的方式在体液中检测，并在唾液，尿液，血液和脑脊液等体液中稳定。在CML中，在观察到CircBA9.3与BCR-ABL酪氨酸激酶活性相关，其高表达与细胞增殖有关，并与细胞凋亡呈负相关，提示CircBA9.3可能作为CML的潜在治疗标志物
总结
白血病是一类血液癌症，由于造血细胞的寡克隆扩增渗透到骨髓中，侵袭血液和髓外组织，引起正常造血细胞的排出和功能丧失，造成血小板减少症、贫血和免疫缺陷等严重症状。根据其进展模式和谱系分为四种亚型：急性淋巴细胞白血病（ALL），慢性淋巴细胞白血病（CLL），急性髓细胞白血病（AML）和慢性髓细胞白血病（CML）。多项研究已证明ncRNA参与白血病细胞的分化，增殖和凋亡，本文主要讨论了白血病相关非编码RNA的特征和表达模式，促成白血病致癌作用的机制及其在耐药中的作用，最终确定为新的治疗靶标，为白血病的治疗，诊断和预后开辟新的前景。
这篇综述介绍了ncRNA在白血病中耐药的潜在机制，免疫调节的作用，总结了其生物分子的重要性，并讨论了它们作为诊断或预后生物标志物和治疗靶标的潜在临床应用。通过调控ncRNA的表达，改善病人对常规化疗药物的敏感性。尽管ncRNA的领域已得到很好的研究，但由于细胞复杂的微环境，使它们作为生物标志物和癌症治疗靶标的作用尚待详细探讨。目前正在进行许多临床试验，如果上述问题得到适当解决，那么我们很可能会看到ncRNA成为癌症治疗的新靶标。
更多推荐
1 科研 | PNAS：转录组学揭示急性和慢性饮酒对肝脏昼夜新陈代谢有不同的影响
联系客服
