文摘
最近的分析表明,人类细胞转录几乎整个基因组,这意味着大量的ncRNAs的存在。目前,小分子核糖核酸是最调查规范非编码rna。几项研究已经表明,microrna在造血分化中起到至关重要的作用,血液恶性肿瘤,包括急性髓系白血病(AML)。小分子核糖核酸的异常表达与特定的基因异常有关,AML患者的临床结果。此外,由于小分子核糖核酸可以致癌基因或肿瘤抑制基因的功能,利用这些分子治疗靶点的潜力开辟了新的治疗AML的未来的机会。最近的演示,其他监管ncRNAs,除了小分子核糖核酸,参与造血细胞分化和疾病,表明他们可能也有一个生物在AML的相关性。本文将描述的角色ncRNAs AML和讨论ncRNAs预期使用的诊断、预后和治疗AML的。
1。介绍
传统的生物学家集中他们的努力在理解编码基因的功能。因此可能有点奇怪,只有一小部分人类基因组编码蛋白,然而相比之下最近的研究表明,大多数的基因组转录成非编码rna (ncRNAs) [1,2]。NcRNAs包括高度丰富、功能重要的rna,如核糖体rna (rrna),转移(图示),小核rna(核内小rna),和小核仁的rna (snorna)。然而,两类最近发现ncRNAs microRltNAs (microrna)和长ncRNAs (lncRNAs),似乎发挥重要作用的基因表达调节计划,发生在高等真核生物(3- - - - - -5]。这些ncRNAs可能参与细胞内的基因表达水平的调节,最终,他们也被牵连到许多疾病,包括癌症(6- - - - - -9]。这些ncRNAs在正常和恶性骨髓形成的作用及其作为诊断和预后标记在急性髓系白血病(AML)是本文的主题。
2。小分子核糖核酸在正常和恶性骨髓形成
目前,小分子核糖核酸(microrna)是研究最多的调节的非编码rna。microrna - nt小rna,函数通常是通过识别消极控制mRNA翻译和稳定的互补的目标站点3′UTR mRNA。microrna的生物起源、监管和行动模式已经广泛覆盖不同的评论10- - - - - -13]。
造血作用是一个高度管制的过程中,多能造血干细胞(hsc)产生的所有血血统:骨髓血统,这包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、巨核细胞,血小板,红细胞;淋巴系,其中包括T, B和自然杀伤(NK)细胞(14,15]。髓细胞的发展取决于特定基因的激活项目,负责减少细胞增殖,诱导细胞凋亡和lineage-specific骨髓基因的表达14- - - - - -17]。这些项目是转录因子(主监管机构之间的16,17]。microrna提供额外级别的控制之外的转录因子。特别是,他们扮演着重要的角色在血细胞发育的微调分化和调节细胞响应外界刺激(5,18- - - - - -22]。
急性髓系白血病(AML)是一个异构的造血系统恶性肿瘤,不成熟的髓系祖细胞在骨髓中积累并最终在血液和器官干扰正常血细胞的生产(16,17]。在AML,白血病细胞的积累(也称为爆炸)起源于骨髓祖细胞成熟的失败,因此AML亚型分类的基于使用的阶段正常的白血病细胞分化受阻(16]。这个失败的特征是在祖细胞遗传和表观遗传改变,改变关键转录因子的表达或功能(17]。值得注意的,从不同的AML细胞亚型可以通过特定的药物进入细胞诱导分化,类似于正常的同行。特别是,急性早幼粒细胞白血病(APL)代表一个强大在体外模型系统研究粒细胞生成(16,23,24]。APL的特点是涉及视黄酸aeceptor染色体易位(RAR)基因导致造血前体细胞克隆扩张阻塞promyelocitic阶段分化的25]。APL细胞的治疗与所有transretinoic酸(ATRA)克服,这个街区和诱发粒细胞分化23]。第一个提示骨髓分化的microrna的参与在体外使用APL细胞分化研究[26]。第一个microrna的发现中发挥至关重要的作用在APL分化mir - 223 (26]。mir - 223在髓细胞中表达的是优先27),由ATRA诱导治疗APL细胞通过转录因子CCAAT /增强器结合蛋白α(C / EBPα),(26,28- - - - - -30.]。这些蛋白质是关键球员在骨髓形成调节许多myeloid-cell-specific基因(17]。相反,mir - 223表达负面受NFI-A和E2F126,30.]。NFI-A压制粒细胞生成和倾向于红细胞的发展31日),而E2F1、细胞周期的关键调节器,干扰骨髓分化和促进髓系祖细胞的增殖31日,32]。值得注意的是,这两个基因转录后的调控mir - 223,因此产生了负面反馈循环(26,30.]。低水平的mir - 223已报告在AML患者t (8;21)染色体易位,负责生产的融合蛋白AML1-ETO(也称为RUNX1-ETO),它已经表明,AML1-ETO蛋白抑制mir - 223表达通过其绑定到启动子区域和染色质重塑酶的招聘33]。重要的是,治疗细胞携带与代理hypomethylating AML1-ETO易位,AML1 /埃托奥抑制剂,或异位表达mir - 223能够逮捕增殖,刺激骨髓分化(26,31日,33]。完全的放松管制这些数据表明,mir - 223可能导致分化阻止潜在的骨髓白血病发病机制。
持续获得的数据在恶性骨髓形成,人类脐带血CD34在正常骨髓分化+造血祖细胞(hps), mir - 223水平增加在粒细胞分化和减少红细胞成熟期间(34]。mir - 223的衰落是一个关键事件的扩张成红血球细胞的细胞。这是介导的,至少部分由荷兰外商投资局对平移的镇压和LMO2 mir - 223 (31日,34]。
mir - 223淘汰赛鼠标已经生产(35]。mir - 223的存在可有可无的粒细胞细胞命运规范及其缺席增加粒细胞产生祖细胞和粒细胞免疫功能改变。有趣的是,粒系祖细胞的扩张也为C / EBP条件胜过老鼠(36]。随着C / EBP抑制细胞循环进程通过干扰E2F1活动(37E2F1的差别),这些数据表明,对这些mir - 223(见上图)粒细胞成熟过程可能是重要的。
的转录因子Mef2c已被确定为一个关键的目标在小鼠骨髓前体细胞(mir - 22335),甚至有条件的淘汰赛中的Mef2c mir - 223淘汰赛老鼠救了增殖异常而不是分化缺陷和粒细胞的功能35),这表明额外mir - 223的目标可能是负责这些表型。
mir - 223后,额外的研究已经确定了不同的microrna激活ATRA治疗急性骨髓性白血病细胞株和初级APL爆炸(19,29日,38- - - - - -43]。特别是,这些研究发现miR15 / miR-16 miR-26, miR-29, mir - 107, mir - 142, mir - 342,和let7 microrna显著诱导,而mir - 181 b被发现被ATRA表达下调。其中许多microrna目标基因与细胞增殖的重要角色,分化和肿瘤发生19,26,38,39,43]。特别是NFI-A、bcl - 2和RAS记录被确认为相关目标mir - 107, miR15 / miR-16,分别和let7 [29日]。值得注意的是,其中许多microrna也正常CD34的调节在粒细胞生成+hps [40,43),他们表现为AML患者表达水平降低29日,33,40,41]。这些microrna的异位表达,如miR-26a miR-29a, mir - 142 - 3 - p和mir - 342,已经产生,同样mir - 223,它刺激粒细胞分化的AML细胞(38,41,43,44]。相反,至少一个microrna, mir - 100,发现抑制granulocyic /单核细胞的分化和刺激AML细胞的增殖45]。这microrna的消极监管磷酸酶的表达RBSP3(也称为CTDSPL)导致增加磷酸化复审委员会水平和E2F1的激活。值得注意的是,RBSP3 / CTDPSL基因也为miR-26a编码,一种microrna的,类似于宿主基因,作为一个肿瘤抑制基因在AML通过控制表达式的阳性细胞周期调控(41]。
AML细胞株也已经用于研究microrna在单核细胞的分化的作用。而ATRA治疗诱导分化形态和功能成熟的粒细胞,1,25-dihydroxyvitamin D3 (VitD3)、十四烷酸佛波醇酯(PMA),或12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA)诱导单核细胞/巨噬细胞表型(46- - - - - -48]。微阵列分析确定不同的microrna调制在AML细胞株的单核细胞的分化,特别是mir - 424, miR-32, mir - 181 (49- - - - - -51]。mir - 424是由主髓转录因子激活通过平移和刺激单核细胞的分化镇压其目标NFI-A [52]。反过来,减少NFI-A水平很重要等differentiation-specific基因的激活- csf受体(M-CSFr)。根据这些数据,对NFI-A RNAi和mir - 424的异位表达增强单核细胞的分化(52,53]。这三个组件之间的相互作用被发现在AML细胞株以及人类CD34+手持电脑诱导分化成单核细胞通过细胞因子(52,53]。Mir-32是pro-apoptotic VitD3和负调节因子Bim [51]。异位表达miR-32 AML细胞VitD3的差异化反应增加。此外,miR-32足以提升Bim表达和抑制进行宣传AML细胞化疗所致细胞凋亡(51]。相反,mir - 181水平下降了VitD3治疗(54]。这microrna的调节细胞周期的监管机构的表达通常是在单核细胞的诱导分化,因此异位表达mir - 181抵消monocytopoiesis [54]。相关miRNA-regulated分子电路在人类CD34在单核细胞的分化为特征的+手持电脑(55]。本研究表明,mir - 17 - 92集群是在人类细胞因子诱导的monocytopoiesis CD34表达下调+手持电脑。这产生upregulation AML1目标基因和转录的转录激活目标- csf受体。此外,AML1显示绑定mir - 17 - 92集群启动子和抑制其转录,从而生成一个监管循环(55]。也是差别明显,mir - 17 - 92对这些观察PMA -和TPA-induced AML细胞分化[56集群),这也是epigenetically沉默了在鼠标monocytopoiesis (57),表明对差别的重要性mir - 17 - 92对这些骨髓分化。也控制着mir - 146 a的表达,mir - 342, mir - 338, mir - 155在monocytopoiesis老鼠骨髓祖细胞系(58]。因此,除了控制骨髓编码基因的表达,主转录因子发挥其重要的功能在单核细胞的分化,调节许多microrna的表达。mir - 146 a的异位表达小鼠肝星状细胞能直接这些细胞的选择性分化成巨噬细胞功能(58]。此外,mir - 146 a淘汰赛在小鼠骨髓增生障碍并最终髓系恶性血液病(59,60]。这种表型已经认为,至少在某种程度上,NF-kB激活,一个关键事件inflammation-induced致癌作用。因此,mir - 146提出了作为一个肿瘤抑制功能的粒细胞(59,60]。
microrna的重要性在骨髓分化进一步证明了删除基本microrna处理内切核糖核酸酶的帽子在小鼠骨髓祖细胞(61年]。这导致了一块在单核细胞的分化和骨髓发育不良,可能被认为是前白血病细胞条件状态。
3所示。其他非编码rna在正常和恶性骨髓形成
有一个不断越来越多的长非编码rna (lncRNAs)与基因表达调控和相关疾病(62年]。然而,很少有人了解他们精确的函数。LncRNAs通常表明RNA分子超过200元没有定义的开放阅读框架,它可以通过不同的分子机制(调节基因的表达62年]。迄今为止,人类lncRNA基因的数量接近9000。然而,只有少数人被分配一个角色在骨髓形成。第一个lncRNA标识在造血系统是自我63年]。这在嗜酸性粒细胞分化的CD34 lncRNA被确认+肝星状细胞,刺激分化和成熟细胞功能的转录调节嗜酸性粒细胞颗粒蛋白表达(62年]。然而,它的作用方式尚未被描述。随后,“反义被发现”,lncRNA由一个反义转录到主造血转录监管机构,消极的调节信使核糖核酸的翻译(64年]。水平是至关重要的正常造血发展和抑制白血病,和建议反义lncRNA有助于防止过于高表达的细胞(64年]。“反义的机制和功能“lncRNA相似的造血分化的小分子核糖核酸。然而,即使许多反义成绩单已确定,这种机制并没有被描述为其他基因的调控。HOTAIRM1被确认为一个lncRNAs ATRA-mediated粒细胞分化过程中诱导的急性骨髓性白血病细胞系(65年]。这lncRNA是众多lncRNAs HOXA集群的产生及其击倒减毒HOXA不同基因的表达,这是重要的转录调控在正常和恶性造血作用。HOTAIRM1还调制CD11b的水平和CD18成绩单,两个粒细胞分化的基因。然而,这些影响没有产生明显的缺陷在分化65年]。相反,其他两个特征lncRNAs HOXA集群生产,热空气和HOTTIP调节chromatin-modifying复合物(61年),HATAIRM1行动的分子机制仍不清楚。最后确定是“lincRNA红细胞prosurvival”(lincRNA-EPS)。这lncRNA是大约400 lncRNAs调制在红细胞生成[是谁的表情66年]。特别是lincRNA-EPS提升终端分化和抑制细胞凋亡的成熟红细胞通过抑制Picard表达式,pro-apoptotic基因,仍然没有定义机制(66年]。像其他研究识别lncRNAs造血作用,也为未来的研究工作提出了许多额外的问题。首先,这将是重要的决定这些lncRNAs调节基因的表达和如果,类似于小分子核糖核酸,他们可能被利用在AML的诊断和预后标记。
最近,改变水平的另一类ncRNAs,核仁snorna,发现misregulated AML细胞(67年]。特别是,水平的提高snord112 - 114 snorna主要AML爆炸中被发现。同样的研究表明,异位表达这些snorna提升AML细胞周期调控细胞生长通过Rb / p16 (67年),这表明,类似于其他ncRNAs也snorna可能导致白血病生成。
4所示。小分子核糖核酸在急性髓系白血病的诊断
大量的研究已经证明,可以充分利用microrna在AML的诊断标记。超过50%的AML的特征是特定的细胞遗传学异常(16,68年]。其中很多是涉及造血的染色体易位产生致癌融合蛋白的转录因子如AML1-ETO (t (8;21)),CBF——-MYH11 (core-binding因素肌凝蛋白重链11;inv16),涉及MLL融合蛋白(混合血统白血病;t11q23)和白血病(早幼粒细胞leukaemia-retinoic酸受体-;t (15;17))。在剩余的aml没有明显的易位,称为细胞遗传学的正常aml (CN-AML),描述了相关的分子异常,如内部串联重复(ITD)或FMS-like酪氨酸激酶3 (FLT3)基因的突变,突变nucleophosmin (NPM1), C / EBP和霍奇金病的肿瘤基因。重要的是,AML患者的预后是严格相关检测细胞遗传学和分子异常(68年]。
小分子核糖核酸已经被证明作为癌基因和肿瘤抑制基因(6]。其中,microrna的表达不当也可能扮演重要的角色在白血病生成18,20.,21,69年]。不同的microrna的表达分析进行了大规模的microrna测定方法和特定的microrna的表达谱与特定染色体易位(70年- - - - - -73年]。在管制microrna在AML,这些研究发现microrna已知造血特定(例如,mir - 142 - 5 - p, mir - 223,和mir - 181)或报道其他血液恶性肿瘤和固体中高度表达的肿瘤(如mir - 221, mir - 222, mir - 17 - 92集群和mir - 155) [6,18,20.,21,69年]。此外,不同的microrna与已知的肿瘤抑制活动被证明是表达下调(例如,let-7和miR-34) (6]。然而,背后的机制(s)监管AML的microrna的表达和microrna的功能被描述为只有少数microrna(表1)。
异常的表观遗传调控的microrna基因由于分子异常被描述为microrna的misregulation的原因之一。Fazi等人发现mir - 223的下调t (8;21)AML样本(33),显示这是由于AML1-ETO表观遗传沉默的癌蛋白(见上图)。肿瘤抑制let-7b和let-7c也发现抑制在AML和t (8;21)和inv1674年]。相反,是专门在t (8;21)和发票(16)aml,重组导致核心绑定的干扰因素(CBF),反过来,产生局部子脱甲基的CpG岛是嵌入式75年]。mir - 196 b位于同源框之间A9 (HOXA9)和HOXA10基因,被认为是专门在AML患者MLL重排(74年- - - - - -78年]。增加mir - 196 b表达取决于MLL融合蛋白(78年),及其在骨髓造血祖细胞过度导致增殖和生存能力的增加(78年]。因此,这些数据表明,mir - 196 b管制可能发挥重要作用的骨髓分化发生在AML的块。值得注意的是,mir - 196 b活性的抑制反义放大器(锁核酸)寡核苷酸在BM细胞转化MLL-AF9融合基因增殖能力下降(78年]。在AML患者罕见的t (2;11)易位的特定upregulation mir - 125 b被确定(79年]。执行mir - 125 b的表达在AML细胞株和CD34+造血祖细胞能抑制骨髓分化和细胞凋亡,并赋予这些细胞增殖优势(79年- - - - - -81年]。此外,mir - 125 b的表达增加小鼠的骨髓中足以产生一个非常积极的和可移植的白血病(81年- - - - - -83年]。其中,这些数据表明,高水平的mir - 125 b可能导致白血病生成。另一个相关的球员在AML MLL重排miR-29家族(44,84年]。特别是,这个家庭的成员被发现表达下调(11 q23处)/ MLL和删除在AML的损失染色体7问,为miR-29b-1和miR-29a基因编码(44,84年]。重要的是,异位表达的miR-29b AML细胞株和初级AML爆炸诱导细胞凋亡和抑制细胞增殖84年]。此外,接种miR-29b模仿成异种移植肿瘤减少肿瘤的生长(84年]。几个目标被确定为miR-29函数在AML,包括MCL1 CDK6, IGFR, JAK2和DNA甲基转移酶种能阻碍DNMT3b DNMT3a和(84年]。相反,mir - 17 - 92集群被发现特别是在aml和MLL重排(75年]。值得注意的是,这个集群显示抑制CD34的单核细胞的分化+造血祖细胞通过下调AML1(见上图)。
发现几个microrna管制在APL,通常指的是t (15;17)易位(16]。PML / RAR致癌融合蛋白直接负责肿瘤的沉默抑制let-7c和mir - 342。值得注意的是,这两个microrna在ATRA诱导治疗急性骨髓性白血病细胞系和初级t (15;17)APL (38,40,44];因此他们可能代表新的标记在APL患者的治疗反应。
microrna的表达一直在CN-AML患者也进行了分析。特定的microrna的签名相关的突变nucleophosmin (NPM1)和CEBPA基因(70年- - - - - -73年]。AML NPM1基因突变的特征是高表达的同源框基因(HOX),值得注意的是,一个衰减microrna确定在本研究中(mir - 204)控制这两种HOX基因的蛋白质含量HOXA10和MEIS-170年]。相同的研究发现几个调节microrna预测目标CD34,基因的表达是经常downmodulated白血病。aml CEBPA突变的特点是一个更成熟的表现型的恶性爆炸和低表达的几个同源框基因(71年]。增加mir - 181水平特征这些白血病(71年),一个microrna的已知参与淋巴谱系分化和抑制monocytopoiesis [18,54]。相比之下,在不同的研究进行一个高风险组与正常核型,mir - 181水平下降被确定(73年]。的差别在这种情况下,对这些mir - 181家庭做出贡献,是建议积极白血病表型与toll样受体相关的机制和interleukin-1(73年]。在CN-AML microrna的放松管制的原因可能与表观遗传改变和/或转录监管。表观遗传沉默的mir - 124 a与邪恶有关超表达(85年- - - - - -87年),一个转录因子在AML的预后起着至关重要的作用。值得注意的是,mir - 124 a是一个C / EBP平移阻遏(88年),这可能导致分化的块中观察到AML通过改变prodifferentiative转录因子C / EBP的表达式(17]。另一个epigenetically监管microrna是oncosuppressor miR-34b [89年]。这microrna的调节环腺苷酸反应元件结合蛋白(分子),致癌基因表达下调的参与AML的发病机制异常甲基化(90年]。相反,mir - 17 - 92的表达增加集群,与不同的肿瘤包括AML,由于主髓转录因子的表达下降导致无效的表观遗传沉默的致癌microrna的集群57]。的转录mir - 17 - 92集群是直接激活原癌基因(91年]。原癌基因经常被激活在AML和白血病生成的诱导中起着重要的作用[92年]。E2F转录因子,一个家庭的细胞周期的关键监管机构由癌基因激活原癌基因,是第一批实验验证的目标集群(mir - 17 - 9291年]。此外,E2F蛋白质可以直接参与这些microrna的转录激活,建立一个负面反馈循环(91年]。肿瘤抑制基因PTEN(磷酸酶和tensin同族体),这通常是突变在人类白血病,proapoptotic和监管机构的白细胞内稳态Bim(也称为BCL2-like 11),和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂CDKN1A (p21),一个强有力的负面G1-S检查点的监管机构,已经被确认为额外的致癌的有关目标集群(mir - 17 - 9291年,93年,94年]。另一个microrna的压抑的原癌基因在AML miR-26a,发现抑制在不同AML亚型(95年]。值得注意的是,miR-26a作为一个肿瘤抑制基因在不同类型的癌症,如淋巴瘤、肝、乳腺,鼻咽癌定位阳性细胞周期调控(96年- - - - - -One hundred.]。突变protooncogene c - kit,一个重要的细胞生长因子受体,频繁在AML和通常预后不良101年]。mir - 193 a是一种消极转化调节器的c - kit mRNA (102年]。AML患者这microrna的表达下调,因为不合适其启动子区域的甲基化及其与c - kit表达呈负相关。值得注意的是,mir - 193 a的异位表达AML细胞减少细胞生长和诱导凋亡和分化102年]。
5。小分子核糖核酸在急性髓系白血病的预后
已经发现一些microrna的表达特征与临床结果和AML患者的生存。NPM1和CEBPA突变基因通常与有利的结果而- itd与不利的结果(103年]。增加mir - 181的表达水平与有利的有关结果在AML的正常和异常的分析75年,104年,105年),与CEBPA突变(105年]。此外,它已经表明,它可能导致部分红细胞分化报道在AML CEBPA突变(104年,105年]。另一个microrna与延长总生存期显著相关mir - 212 (106年]。然而,mir - 212的预后意义没有与具体AML亚型(106年]。相反,mir - 155被发现显著高表达的AML患者- itd和与不良预后相关107年,108年]。值得注意的是,持续的表达mir - 155小鼠造血干细胞产生骨髓增殖性疾病,表明这种microrna的可能发挥相关作用引起白血病(109年]。C / EBP转录因子,在骨髓形成中起着重要作用[17),已被确认为直接目标,mir - 155 (110年]。然而,mir - 155行动的机制在骨髓血统在很大程度上仍是个未知数。不同的研究报道低表达let-7b和miR-9有利患者细胞遗传学易位(76年]虽然mir - 191的高表达和mir - 199 a不利影响新诊断的总体生存AML患者主要中间,poor-risk细胞遗传学(77年]。
最近,发现mir - 3151的高表达一个独立的预后标记为贫困的结果CN-AML [111年]。mir - 3151编码在编码基因的内含子BAALC,也与较差的预后结果当CN-AML中高度表达112年]。这两个基因的影响不同的结果端点:高mir - 3151表达与短无病和整体生存,而高BAALC表达预测的失败完全缓解和较短的总生存期(111年]。因此,两者的结合标记可能是有用的识别患者最贫穷的结果。
总之,microrna的表达将作为诊断和预后标记,添加细胞遗传学以外的有价值的信息。
6。未来的发展方向
该领域的最新进展表明操纵microrna的表达水平的可行性作为癌症的一种很有潜力的治疗策略。其中,很可能我们会看到开发新的治疗选择基于microrna到诊所在未来的未来。超越函数的理解特定的microrna构成的治疗目标,努力将发展的标准microrna的快速、敏感的检测程序。事实上,正如microrna是稳定存在于人类血清(113年)他们可能成为病理条件的新颖的无创生物标记,包括癌症。其他ncRNAs在正常和恶性造血作用的研究仍处于起步阶段,但预计新的重要进展。因此,它显然是可预测的,其他ncRNAs,除了microrna,将成为至关重要的新球员的诊断、预后、治疗反应,甚至人类白血病的治疗。
确认
作者向那些工作道歉他们无法引用由于空间的限制。支持a Fatica fp7 -人- 2011之下itn项目HemID (289611)。