非编码RNA在牙髓干细胞领域的研究进展

李娇+郭玥+郭丰嘉+张静莹

摘要：本文旨在对非编码RNA在基因表达方面的基因调控及其在干细胞增殖与分化中的作用进行综述，为分析其介导基因调控的详细机制提供参考。同时，阐述了非编码RNA与牙髓干细胞二者的关系，总结了非编码RNA对牙髓干细胞的作用，并就非编码RNA对牙髓干细胞调控的发展趋势进行了展望。

关键词：非编码RNA；干细胞；牙髓干细胞

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）03-0068-02

非编码RNA为一类不能编码蛋白质的转录产物，曾一度被认为是进化过程中产生的“垃圾序列”而未予以重视。干细胞为一类具有再生各种器官组织潜能的细胞，常作为生物学领域的主要研究对象之一。近年来发现非编码RNA对干细胞具有重要的调控作用并引起广泛关注。本文综述非编码RNA对各类干细胞调控的最新研究进展，其中包括胚胎干细胞、成体干细胞以及肿瘤干细胞，为今后非编码RNA与干细胞的相关深入研究提供参考。

一、非编码RNA

非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）是一类不具备编码蛋白质功能的RNA，长度一般为18—30个核苷酸。人类的基因组有不足2%的部分由编码蛋白质的基因构成。相对于基因组的剩余超过80%的基因，这些编码蛋白质的基因在人体内各细胞中转录广泛。自从20世纪90年代起，Guo S在研究秀丽新小杆线虫反义RNA的过程中发现，无论注射反义RNA还是正义RNA均能有效并特异性抑制秀丽新小杆线虫par-1的基因表达。该结果无法用反义RNA技术理论做出合理的解释，直到1998年Fire等人证实正义DNA能够抑制同源基因表达是由于在制备过程中微量的dsRNA（double-stranded RNA）污染了体外制备的RNA而引发，并将这种现象命名为RNAi（RNA interference），由此非编码RNA逐渐受到广泛关注。随着研究的深入，分子生物学领域也因此产生了重大变革。非编码RNA中超过95%的为持家ncRNA（核糖体RNA和转移RNA等），其他为调节ncRNA，按照长度可分为两类：长度小于200nt的小非编码RNA（如microRNA、piRNA等）和长度大于200nt的长非编码RNA（lncRNA）。大量非编码RNA被鉴定为真核细胞以核糖核苷酸为原料合成的长非编码RNA，大多数lncRNA是中间转录本，与蛋白質编码基因相比，lncRNA表现出较低的进化保守性和较低的表达水平。LncRNA主要存在于细胞核中，lncRNA已经被验证存在多种生物学作用中，例如转录调控和染色体修饰。近年来越来越多的研究表明，非编码RNA在调控表观遗传的过程中扮演了重要角色。非编码RNA能够在转录和转录后水平对基因进行表达调控，从而参与干细胞特性的维持和决定细胞命运。

二、干细胞

干细胞（stem cell）是一类具有多向分化潜能并具有自我更新能力的早期未分化细胞。在一定条件下，它可以分化多功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）和成体干细胞（Somatic Stem Cells，SSCs）。成体干细胞根据分化方向分为脂肪干细胞、间充质干细胞、肿瘤干细胞等。它们是生物体器官组织生成的重要种子细胞，常在研究疾病的发生发展及组织工程、修复再生领域广泛应用。以往大部分对干细胞的研究主要集中于基因方面，近十年越来越多的研究表明，在各种干细胞的许多生物学过程中，如细胞分化、增殖、凋亡、细胞周期等，非编码RNA均发挥着重要的调控作用。

三、非编码RNA与牙髓干细胞

干细胞拥有多向分化潜能，根据其发育阶段可分为胚胎干细胞、多能干细胞和专能干细胞。生命要通过干细胞的分裂分化实现细胞的更新和保证持续生长。为了维持干细胞的多能性，在其体内有一套严谨、有序的调控网络保证干细胞的增殖分化正常进行。近些年来的研究发现，某些非编码RNA与细胞内的Pou5f1、Nanog、Sox2等众多转录因子的表达谱相似。目前非编码RNA正逐渐进入众学者的视线当中，非编码RNA与干细胞细胞周期调节、增殖分化的关系还有待进一步的研究与考证。牙髓组织中分离出来的成纤维细胞称为牙髓干细胞（Dental Pulp Stem Celss，DPSCs）。DPSCs具有多向分化的潜能，它除了能形成矿化结节能力的细胞外，在不同细胞因子的诱导下，还能够分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、血管内皮、肝、神经等细胞系类型。近来在对于microRN与lncRNA在DPSCs增殖分化中的调控作用研究方面取得了较大进步。miR-586表达抑制的人DPSCs与内皮前体细胞共培养可以促进DPSCs向成牙本质细胞分化，miR-586表达抑制与内皮前体细胞的联合作用，对于DPSCs的向成牙本质细胞分化具有一定协同促进作用。Markus Kraz等发现了一个分化时下调长度为855p的lncRNA，并命名为ANCR（anti-differentation non-coding RNA），抗分化非编码RNA。在不加任何刺激的条件下下调ANCR，可以快速诱导分化。Lin zhu等也发现，不加任何刺激只下调ANCR就可以促进成骨细胞的骨向分化。贾谦等发现下调ANCR对DPSC色增殖能力无明显影响，但可以促进DPSC的成骨、成脂、成神经分化，下调ANCR可以明显提高DPSC的轴突形成能力。

四、展望

近年来，ncRNA对干细胞的调控引起了广泛关注。研究证实，无论是对胚胎干细胞、成体干细胞还是肿瘤干细胞，ncRNA均能够在干细胞增殖、分化、迁移、凋亡中发挥调控作用。然而目前对ncRNA与干细胞的绝大部分研究仅处于分子水平，能否为这些理论提供有力支持还需要进行可靠的体内实验。因此，今后在研究ncRNA调控干细胞机制的同时还应注重进行动物体内实验，从而找到能够揭示ncRNA在人类疾病中发挥功能的证据，进而帮助人们诊断疾病，为疾病的治疗提供一个新的靶向。同时，随着研究的进一步深入，阐明ncRNA与干细胞自我更新和多项分化的联系将有助于揭示干细胞增殖分化的基因调控机制，为今后干细胞的研究应用提供有效的理论依据。

参考文献：

[1]GUO S，KEMPHUES KJ.PAR-1，A gene required for establishing polarity in C-elegans embryos，encodes a putative SER/THR kinase that is asymmetrically distributed[J].CELL，1995，81（4）：611-620.

[2]Caplen NJ，Fleenor J，Fire.A，dsRNA-mediated gene silencing in cultured Drosophila cells：a tissue culture model for the analysis of RNA interference[J].GENE，2000，252（1-2）：95-105.

[3]Kretz M，Webster DE，Flokhart RJ，Lee CS，Zehnder A，Lopez-Pajares V，et al. Suppression of progenitor differentiation requires the long noncoding RNA ANCR[J].Genes Dev，2012，（26）：338-343.

[4]Zhu L，Cu PC.Downregulated LncRNA-ANCR promotes osteoblast differentiation by targeting EZH2 and regulating Runx2 expression[J].Biochem Biophys Res Commun，2013，（432）：612-617.endprint