长链非编码RNA MEG3在肿瘤发生中的研究进展

Research Advancements of Long Non-Coding RNA MEG3 in Tumor

摘要: 长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度超过200 nt (核苷酸)的功能性RNA分子，以RNA的形式在多种层面(表观遗传学、转录水平、转录后水平等)上调控基因的表达。在肿瘤的发生、发展过程中发挥着重要的作用。母系表达基因MEG3是第一个被发现具有肿瘤抑制功能的lncRNA。众多研究表明lncRNA MEG3表达于多种正常组织，而在大多数肿瘤组织或肿瘤细胞株中不表达。本文总结了lncRNA MEG3在研究方面取得的进展，主要就lncRNA MEG3在肿瘤发生发展中的作用作一综述。

Abstract: Long non-coding RNAs (lncRNAs, > 200 nt) were reported more recently. Most lncRNAs play im-portant biological roles in tumorigenesis through different mechanisms including epigenetic modification, alternative splicing, RNA decay, and post-translation modification regulation. MEG3, an imprinted gene, maternally expressed in humans, has been first identified as a tumor suppres-sor. The expression of MEG3 is lost or markedly reduced in several primary human tumors. In this review, we review the latest advancement of MEG3 in tumorigenesis.

1. 引言

母系表达基因(materally expressed gene 3, MEG3)，是一种印迹基因，定位于染色体14q32.3，是由Miyoshi等人于2000年首次发现的小鼠母体印记基因Glt2的人类同系物 [1] 。lncRNA MEG3是第一个被发现具有肿瘤抑制功能的lncRNA(long non-coding RNA)，在许多正常组织中表达，而在多种人类肿瘤和肿瘤细胞中表达缺失 [2] [3] 。本文就lncRNA MEG3的功能研究进展及lncRNA MEG3在肿瘤发生发展中的作用作一综述。

2. 长链非编码RNA

人类基因组中约有98%的转录产物为非编码RNA (noncoding RNA, ncRNA)，在生长发育、肿瘤发展等过程中起着广泛而重要的作用 [4] [5] [6] 。非编码RNA包括短链非编码RNA和长链非编码RNA。短链非编码RNA，如miRNA和siRNA的功能和临床意义已被证实，而长链非编码RNA(lncRNAs, >200 nt)的功能和临床意义已成为最近研究的热点。新近研究发现，lncRNAs并不编码蛋白，而是以RNA的形式在多种层面上(表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等)调控基因的表达水平 [7] [8] [9] 。

已有众多研究证实，lncRNAs在肿瘤的形成过程中发挥着重要的生物学作用。LncRNA差异表达于正常组织与肿瘤中，特异性的lncRNA可作为肿瘤的预测因子。例如，lncRNA HOTAIR在乳腺癌中表达显著上调，沉默其表达后影响了乳腺癌细胞的侵袭能力，且与乳腺癌患者的预后不良密切相关 [10] ；lncRNA MALAT1在NSCLC中表达显著上调并促进了NSCLC细胞的侵袭和转移，可作为NSCLC患者预后不良的分子指标 [11] 。

LncRNA MEG3是第一个被发现有肿瘤抑制作用的lncRNA。LncRNA MEG3表达于多种正常组织，特别在脑组织呈现高表达，然而在肿瘤组织及一些肿瘤细胞株中不表达，提示lncRNA MEG3具有肿瘤抑制因子的作用 [12] [13] [14] [15] 。

3. lncRNA MEG3来源

Zhang等人 [2] 为了明确垂体腺瘤的分子生物学发病机制，运用cDNA代表性差异分析法(cDNA-RDA)方法比较了正常垂体组织和无功能性垂体腺瘤间基因表达的差异，其中下调最为明显的四种基因分别是GADD45-γ，组蛋白剪切酶6，DLKl和MEG3。印记基因MEG3在正常人促性腺激素细胞中有表达，而在促性腺激素细胞起源的无功能性垂体腺瘤中不表达；Northern Blot和RT-PCR分析进一步表明：lncRNA MEG3在功能性垂体腺瘤及许多细胞株中也不表达。基因分析表明：lncRNA MEG3定位于染色体14q32.3。Miyoshi等 [1] 于2000年首次发现lncRNA MEG3基因是小鼠基因Gtl2的同系物。LncRNA MEG3或Gtl2基因与另一个印记基因Dlk1密切相关 [16] 。Dlk1编码包含6个表皮生长因子重复序列的跨膜蛋白，但lncRNA MEG3或Glt2基因的功能还不明确。

4. lncRNA MEG3特点

LncRNA MEG3，一种母系表达的印迹基因，编码长度为~1600个nt的长链非编码RNA的表达(17)。LncRNA MEG3具有10个外显子组成的单拷贝印迹基因，由于不同的剪接方式共发现了12个表型，每个表型包含共同的外显子1-3和8-10，在外显子4-7有不同的链接方式；12个lncRNA MEG3表型均显示3个明显的二级结构域 [1] [17] [18] 。

功能上，lncRNA MEG3可以刺激肿瘤抑制因子p53介导的转录活性，使p53蛋白在细胞内聚集，降低了p53负性调节因子MDM2蛋白的表达 [17] ，同时选择性地激活p53的下游目标基因GDF15(TGF-β家族成员，具有抑增殖作用 [19] [20] [21] ；而p53的另一个众所周知的靶基因p21^CIPI并不受lncRNA MEG3的影响 [17] 。同时，lncRNA MEG3本身的表达也受表观遗传学的控制，在多种肿瘤中lncRNA MEG3存在异常的CpG甲基化 [22] [23] 。

5. lncRNA MEG3与肿瘤的研究进展

除了正常的垂体组织，lncRNA MEG3在脑、肾上腺以及胎盘组织中均高表达 [2] ，而在几乎全部无功能性垂体瘤、大部分功能性垂体瘤、肝癌以及神经胶质瘤等肿瘤中lncRNA MEG表达是缺失或明显下调的 [2] [20] [24] 。

5.1. lncRNA MEG3与无功能性腺瘤

垂体腺瘤占颅内肿瘤的10%，人群发病率为20%，无功能性垂体腺瘤(non-functional adenomas, NAFs)体肿瘤的30% [25] 。NAFs的细胞起源差异很大，确诊时往往肿瘤体积较大，肿瘤压迫致临床常继发出现垂体功能低下，视力下降及视野缺损等症状 [26] 。尽管NAFs大多数是良性肿瘤，但约5%~35%的肿瘤呈侵袭性生长，破坏硬膜、颅骨，侵入蝶窦或海绵窦；极少数是恶性肿瘤，转移到中枢神经系统以外的其他区域生长 [25] [26] 。

Zhang等人 [2] 运用cDNA-RDA方法比较了正常垂体组织和NAFs间基因表达的差异，发现lncRNA MEG3下调较为明显；为了进一步验证lncRNA MEG3在NAFs中的表达，他们运用RT-PCR检测了在五种正常脑垂体以及八种促性腺激素来源的NAFs中lncRNA MEG3的表达。在正常脑垂体中lncRNA MEG3均有表达，而在NAFs中lncRNA MEG3无表达；同时又通过qRT-PCR检测了16例正常垂体和50例额外的促性腺激素细胞来源的NAFs。在19例NAFs中lncRNA MEG3的表达水平少于正常垂体的2%。这些数据表明lncRNA MEG3表达在促性腺激素细胞来源的NAFs中是缺失的；同样检测了LHβ或FSHβ表达阴性的肿瘤，发现这些肿瘤中MEG3的表达类似于促性腺激素细胞来源的NAFs。

所有结果表明NFAs中lncRNA MEG3表达缺失是普遍现象。

5.2. lncRNA MEG3与脑膜瘤

脑膜瘤占所有中枢神经系统肿瘤的15%~25%。脑膜瘤生长比较缓慢，分期为I级的脑膜瘤被认为是良性的，但是I期脑膜瘤的复发会导致重要结构的挤压，从而导致临床神经系统功能的损伤；II期或III期脑膜瘤发病率低于20%，却具有较强的侵袭能力，随着发病率及死亡率的增加具有了高的复发风险 [27] 。

Zhang等人 [19] 报道lncRNA MEG3与脑膜瘤的病理发生、临床进展相关，在正常脑膜细胞高表达，而在大多数人脑膜瘤组织或细胞株中不表达，同时lncRNA MEG3表达的缺失与肿瘤的分级存在强烈的相关性。另外，lncRNA MEG3基因启动子在脑膜瘤CpG甲基化增加。从功能上看，lncRNA MEG3抑制脑膜瘤细胞的DNA合成及细胞集落的形成，而且刺激p53的转录活化。

5.3. lncRNA MEG3与肝细胞癌

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是全世界发病率迅速上升的恶性肿瘤之一，目前肝移植是治疗早期肝癌最有效的根治方法，但是术后复发是影响肝癌患者远期生存最主要的问题。

Braconi等人 [24] 研究表明，与正常肝细胞相比，lncRNA MEG3在肝癌细胞中下调了210倍；过表达lncRNA MEG3后显著地抑制了肝癌细胞的生长，诱导了肝癌细胞的凋亡。MiR-29能够通过启动子区的超甲基化来调控lncRNA MEG3的表达并增加lncRNA MEG3的表达水平，提出了lncRNA MEG3将会成为肝细胞癌干扰治疗中的一个潜在的下游靶点。

5.4. lncRNA MEG3与膀胱癌

膀胱癌发病率位于男性恶性肿瘤的第四位 [28] 。分子及病理研究将膀胱癌至少分为两大类：泌尿道上皮肿瘤是非侵袭性的乳突状肿瘤，发生较多但是较少进展；而侵袭性的膀胱癌进展非常快，病人往往预后不良，且五年生存率只有50% [29] [30] 。因此，研究其分子机制就显得尤为重要了。

Ying等人 [31] 研究发现，相比于正常组织，lncRNA MEG3在膀胱癌组织中的显著减少，且在肿瘤组织中的自噬活性明显增强，同时体内研究发现lncRNA MEG3和LC3-II (一种自噬标记物)之间具有负性相关性；进一步在体外实验中发现lncRNA MEG3抑制了自噬活性，而敲除lncRNA MEG3表达后激活了自噬活性；下调lncRNA MEG3表达后会抑制细胞的凋亡，而自噬的抑制剂能够解救lncRNA MEG3敲除所导致的细胞凋亡，更重要的是自噬抑制剂消除了lncRNA MEG3敲除后所导致的细胞增殖。

以上数据表明，在膀胱癌中下调lncRNA MEG3后会激活自噬从而增强细胞的增殖。

5.5. lncRNA MEG3与其他肿瘤

另外一些研究显示，lncRNA MEG3与神经胶质瘤增殖相关，lncRNA MEG3的过表达抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡，并且与p53基因的活化有关 [20] ；在对多发性骨髓瘤、急性髓性白血病、骨髓增生异常综合症病例lncRNA MEG3基因启动子差异性甲基化区的甲基化状态分析发现，在57%的多发性骨髓瘤存在异常的甲基化谱，并且甲基化谱与疾病的亚型和疾病的阶段具有相关性，同时发现，在34.9%MDS和47.6%的急性骨髓性白血病有异常甲基化，但在甲基化状态与核型和预后评分系统间没有重要联系然而，采用生存分析法发现，lncRNA MEG3启动子异常高甲基化的急性骨髓性白血病、骨髓增生异常综合症病例总的幸存率下降 [15] [32] 。

6. 展望

一个好的肿瘤抑制因子应该至少满足以下三个标准：1) 在肿瘤中功能性的失活；2) 过表达后会在体内外抑制肿瘤生长；3) 敲除了这些基因后会导致肿瘤的形成或老鼠模型中发育的缺陷。许多研究已经报道，lncRNA MEG3在多种肿瘤组织及肿瘤细胞中表达缺失。过表达lncRNA MEG3后能够抑制肿瘤细胞的增殖，诱导细胞的凋亡。lncRNA MEG3的功能可能是通过肿瘤抑制因子p53来调节。众多研究表明lncRNA MEG3是一个新型的lncRNA肿瘤抑制因子。尽管对lncRNA MEG3作用的分子机制的认识还相对有限，但是lncRNA MEG3在不久的未来将有可能成为临床肿瘤治疗的理想靶点。

基金项目

泰州市科技支撑社会发展项目(2016-13)；泰州市人民医院院级课题(ZL201601)。