引用本文： 賈笛, 李彥林, 王坤, 蔡國鋒, 楊齡堅, 蒙旭晗. 非編碼 RNA 調控骨關節炎的分子生物學研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2017, 31(3): 374-378. doi: 10.7507/1002-1892.201610123 復制
骨關節炎（osteoarthritis，OA）是臨床常見疾病，以骨關節軟骨退行性改變為特征，目前 OA 發病率呈逐年上升趨勢，并成為中國老年人群慢性致殘的主要原因[1-2]。傳統治療方法，例如物理療法、藥物治療、關節腔注射療法以及手術等，僅能通過改善關節腔內炎性環境、糾正下肢不合理力線等緩解臨床癥狀，不能從病理學機制上真正阻斷及延緩 OA 的發展，治療效果有限，目前對治療方法的選擇也一直存在爭議[3-4]。
非編碼 RNA 是指一類能從基因組轉錄得到，但不編碼蛋白質的 RNA[5]。根據 RNA 長度可將其分為 3 類：① 長度小于 50 nt，包括微小 RNA（microRNA，miRNA）、小干擾 RNA（small interfering RNA，siRNA）、新型非編碼小 RNA（Piwi-interacting RNA，priRNA）；② 長度在 50～500 nt 之間，包括核糖體 RNA（ribosome RNA，rRNA）、轉移 RNA（transfer RNA，tRNA）；③ 長度大于 500 nt，包括長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA），以及一種區別于傳統線性 RNA 具有閉合環狀結構的環狀 RNA（circular RNA，circRNA）[6]。以往學者們常忽視非編碼 RNA 的作用，將這類 RNA 看作“垃圾 RNA”，但隨著科學思維及實驗室技術的進步，越來越多研究發現非編碼 RNA 表達異常與 OA 發展密切相關[7]。若能找到非編碼 RNA 在 OA 發展過程中起關鍵作用的部分，并針對該環節設計藥物進行靶向治療，有望從根本上阻斷及治療 OA。本文對非編碼 RNA 調控 OA 的分子生物學機制研究進行綜述，為生物學研究及臨床治療 OA 提供參考。
1 lncRNA 在 OA 中的調控作用
1.1 作用機制
lncRNA 是非編碼 RNA 中長度大于 500 nt 的一類 RNA。lncRNA 起初未受到研究者們關注，被認為是基因組轉錄的“噪音”，是 RNA 聚合酶 Ⅱ 轉錄過程中的副產物，不具備生物學特性[8]。但近年研究發現，lncRNA 參與調控多種重要生物學過程，包括基因組印記、染色體修飾、染色體沉默、轉錄干擾、轉錄激活等，它可與 RNA、DNA 及蛋白相互作用而發揮重要功能。lncRNA 能在多個層面調控基因表達，主要包括表觀遺傳學調控、轉錄調控以及轉錄后調控[9]，其表達異常會引起相關蛋白轉錄、表達失控，最終導致疾病發生。
1.2 相關研究
隨著基因芯片及高通量測序技術的發展，相關研究已證實 lncRNA 在 OA 病理過程中具有重要作用。Suzuki 等[10] 使用微陣列分析技術進行了初步探索，發現軟骨分化過程中 lncRNA 表達量會產生變化。在該過程中，超過 3 000 種 lncRNA 發生量變，其中 3 種 lncRNA（ZBED3-AS1、CTA-941F9.9、ENST00000433576.1）表達明顯上調，1 種（LINCC00707）表達下調。該研究雖證實了 lncRNA 在軟骨分化過程中發生量變，但未深入研究其變化與軟骨分化的具體聯系以及進行進一步的臨床應用，不能指導臨床 OA 的治療。同時，由于研究者未記錄完整陣列，存在遺漏發生量變 lncRNA 的問題，從而限制了對 lncRNA 調控機制的深入研究。
Chimal-Monroy 等[11] 及 Lehmann 等[12] 在單純量變研究基礎上，對 lncRNA 調控機制進行了進一步探索。他們采用 RNA 熒光原位雜交技術在鼠四肢間葉細胞胞核內發現了 TGF-β誘導的同源框基因 A 轉錄產物 lncRNA（lncRNA-homeobox A transcript induced by TGF-β，lncRNA-HIT），通過敲減四肢間葉細胞內的 lncRNA-HIT，軟骨分化受到抑制，提示 lncRNA-HIT 表達變化會影響軟骨細胞分化功能，在軟骨分化中可能具有重要作用。該研究通過基因敲減技術進一步驗證了 lncRNA 表達量變化在軟骨分化中的作用，為臨床治療提供了重要思路。
但是僅明確表達量異常的 lncRNA 對軟骨分化的作用不能用于治療 OA。為此，Fu 等[13] 使用基因芯片技術篩選出 OA 軟骨中相對于正常軟骨表達異常的 lncRNA 及 mRNA，研究了 lncRNA 及 mRNA 間相互關系，對 lncRNA 作用靶點進行了預測。他們發現，與正常軟骨相比，OA 軟骨中變化倍數超過 2 倍的 lncRNA 中，有 3 007 個表達上調、1 707 個表達下調；變化倍數超過 2 倍的 mRNA 中，有 2 136 個表達上調、2 241 個表達下調。之后通過基因本體分析、路徑分析、共表達網絡分析及靶點預測等技術，發現 lncRNA 與 mRNA 之間存在共表達關系。明確 OA 病理過程中異常變化的 lncRNA 及 mRNA 的龐大網絡聯系，探索其調控靶點，不僅能針對該靶點尋找或合成靶向治療藥物，還能提升 lncRNA 的應用價值，如作為診斷標志物等。
lncRNA 在 OA 中作用的研究已逐步深入，明確 lncRNA 在細胞內位置及含量，分析其上、下游是否存在協調或拮抗作用基因，以及如何利用這些關系尋找藥物治療靶點等，都是下一步研究方向。
2 miRNA 在 OA 中的調控作用
2.1 作用機制
miRNA 廣泛存在于動物、植物、病毒等有機體中，通過與其互補的 mRNA 選擇性地結合，抑制蛋白產生。miRNA 通常位于內含子區域內或基因間，其細胞核內含有 RNA 聚合酶 Ⅱ 轉錄產生的具有帽子結構和多聚核苷酸尾巴結構的初始 miRNA（preliminary miRNA，pri-miRNA）。pri-miRNA 為具有發卡結構的 miRNA 前體，經 Dicer 酶剪切為長度約 22 nt 的雙鏈 miRNA，雙鏈 miRNA 再降解后形成成熟的單鏈 miRNA。最后成熟的單鏈 miRNA 還需要與 Argonaute 蛋白等組裝，構建為 RNA 誘導沉默復合體。該復合體通過作用于特異 mRNA 的 3′UTR，抑制翻譯過程或降解 mRNA，最終調控基因表達[14-16]。
2.2 相關研究
早期研究認為 OA 患者關節軟骨、滑膜、關節液內的 miRNA 均存在變化，并通過測序技術發現了多種 miRNA 表達異常，如 miRNA-9、miRNA-140、miRNA-146、miRNA-223、miRNA-483 等[17]。隨著 OA 的發生，軟骨表面因受到多種趨化因子激活而釋放破壞軟骨基質的酶類，Kostopoulou 等[18] 及 Tardif 等[19] 認為 miRNA 的功能與這類酶有關，他們發現 OA 相關 miRNA 能對基質金屬蛋白酶 13（matrix metalloproteinase 13，MMP-13）產生抑制作用。而 MMP-13 是 OA 中具有重要生物學作用的一類人體蛋白酶，它可降解軟骨細胞外基質，破壞關節軟骨，引發及加重 OA。Li 等[20] 認為在同一時間內，調控 OA 軟骨的 miRNA 可能有多個，他們發現 miRNA-27b 及 miRNA-146a 在軟骨細胞中可共同抑制 MMP-13 及血管性血友病因子裂解酶的表達。其中，miRNA-27b 能夠直接靶向作用于 MMP-13 的 mRNA，同時 miRNA-27b 的表達又受到促分裂原活化蛋白激酶及 NF-κB 信號通路抑制；而 miRNA-146a 在 OA 早期呈高表達，OA 晚期表達量顯著下降，同時它又受到 IL-1β信號通路調控，抑制 MMP-13 的表達，并與 miRNA-27b 一同抑制 OA。沉默信息調節因子 1（silent information regulator 1，SIRT1）具有抗炎及保護軟骨的作用。Park 等[21] 的研究擬探索 miRNA-449a 對 OA 的調控作用，并尋找具體調控路徑。他們首先使用 miRNA 靶基因預測軟件找到 SIRT1 mRNA 上 3′UTR 與 miRNA-449a 的結合位點；然后用 miRNA-449a 及 miRNA-449a 拮抗劑轉染 SIRT1 過表達和敲減細胞，并使用 IL-1β進行刺激；最后用 RT-PCR 及 Western blot 技術檢測發生變化的基因。結果發現，OA 及 IL-1β誘導的軟骨細胞中 miRNA-449a 表達量增加，在 IL-1β刺激的 OA 軟骨細胞中 miRNA-449a 表達量及 MMP-13 含量有所增加，而 Ⅱ 型膠原蛋白及 SIRT1 含量降低。因此，他們認為沉默 miRNA-449a 可以靶向作用于 SIRT1，抑制分解基因表達以及保護合成基因表達，從而抑制 IL-1β介導的軟骨損傷。以上研究表明，miRNA 對 OA 的調控存在一個復雜的關系網，下一步研究需要明確及梳理這些關系及信號通路，尋找共同作用靶點，最終從基因層面調控 OA，達到臨床治療目的。
3 siRNA 在 OA 中的調控作用
3.1 作用機制
siRNA 是長度小于 50 nt 的小分子非編碼 RNA，與 miRNA 相似，由 Dicer 酶加工而成，通過誘導同源性雙鏈 RNA 而沉默靶 mRNA，使其降解而發揮干擾作用；也可經由多種不同轉染技術導入細胞內，并對特定基因產生特異性敲減效果，達到其干擾效應[16]。
3.2 相關研究
許多藥物設計都是基于靶基因抑制作用，因此 siRNA 這種獨特的干擾效應可廣泛應用于 OA 靶向藥物設計。傳統實驗方法為直接轉染合成 siRNA 阻斷基因表達，但該方式不穩定，siRNA 易在體內降解。目前常使用慢病毒作為載體來介導 siRNA，該方式較為穩定、持久[22]。寧仁德等[23] 將慢病毒介導的 siRNA 沉默細胞外信號調節激酶 2 溶液注射至創傷性關節炎大鼠膝關節腔內（實驗組），并與注射 PBS 液（空白對照組）及細胞外信號調節激酶 2 siRNA 陰性溶液（陰性對照組）大鼠進行比較。結果發現，與兩對照組相比，實驗組大鼠膝關節軟骨形態評分及關節軟骨評分均較低，MMP-3、13 mRNA 表達量亦降低，但 Ⅱ 型膠原 mRNA 表達量增高，表明由慢病毒介導的 siRNA 沉默細胞外信號調節激酶 2 可有效抑制 OA 發展。因此，在明確某種基因的作用機制及靶點后，可以使用 siRNA 技術對該基因進行沉默，從而達到抑制 OA 發展的目的。
4 circRNA 在 OA 中的調控作用
4.1 作用機制
circRNA 具有區別于常規 RNA 線性結構的環狀結構，主要存在于真核轉錄組中。circRNA 由外顯子序列組成，在組織及生物體不同發育階段具有表達特異性，在不同物種間則具有保守性。circRNA 對核酸酶不敏感，故比線性 RNA 更穩定，因而在疾病診斷標志物方面具有獨特優勢。另外，研究還發現，circRNA 可競爭性結合 miRNA，調控靶基因表達，有望在疾病調控方面發揮作用[24-25]。
4.2 相關研究
Liu 等[26] 使用生物學信息技術進行研究，發現相比于正常軟骨，OA 軟骨中有 71 種 circRNA 特異性表達，而使用 IL-1 和 TNF 刺激軟骨后，軟骨細胞外基質相關 circRNA（hondrocyte extracellular matrix-related circRNA，circRNA-CER）的表達明顯上調，使用 siRNA 沉默 circRNA-CER 后 MMP-13 表達量降低，而細胞外基質形成增加，提示 circRNA-CER 可競爭性抑制 miRNA-136，阻斷其作用，減少 MMP-13 表達，從而作為 OA 的治療靶點。
5 各種非編碼 RNA 間相互聯系在 OA 中的調控作用
每種非編碼 RNA 除能單獨調控 OA 發生、發展外，它們之間還能形成合作或拮抗關系，參與 OA 病理過程[27]。lncRNA 在轉錄后調控過程中與 miRNA 共同作用參與 OA 調控；circRNA 可以通過“海綿”作用將 miRNA 與靶 mRNA 隔離開，從而抑制 miRNA 的調控作用[26]。研究發現，lncRNA 能夠作用于線粒體，并產生兩種 miRNA：RMRP-S1 和 RMRP-S2，這兩種 miRNA 可通過調控 PTCH2 和 SOX4 的 mRNA，調控軟骨發育不良[28]。Liu 等[26] 發現在 circRNA-CER 的 3′UTR 序列上有 5 種miRNA 的結合位點，這些 miRNA 分別是 miRNA-636、miRNA-665、miRNA-217、miRNA-646、miRNA-136。通過生物信息學技術分析這些 miRNA、circRNA-CER 以及 MMP-13 的靶基因后發現，miRNA-136 與 MMP-13 的 3′UTR 序列也存在互補，因此 circRNA-CER 可通過競爭性結合 miRNA-136 發揮其“海綿”作用，即阻止 miRNA-136 發揮作用，從而調控 OA。
除了不同種類非編碼 RNA 之間相互協調或拮抗調控 OA 外，同一種非編碼 RNA 間的不同亞分類也可協調調控 OA。Nakamura 等[29] 研究發現，miRNA-181a-5p 和 miRNA-4454 協同降低關節軟骨表面 Ⅱ 型膠原蛋白的表達；他們在采用經 IL-1β刺激處理的 OA 軟骨細胞中加入 miRNA-181a-5p 和 miRNA-4454 抑制劑，發現 TNF-A、IL-6 及單核細胞誘導蛋白 1 顯著降低，Ⅱ 型膠原蛋白表達增加，表明 miRNA-181a-5p 和 miRNA-4454 能加重炎性反應、降解 Ⅱ 型膠原蛋白，進而破壞軟骨代謝，促進 OA 的發展。
6 總結及展望
目前，相關研究通過高通量測序技術以及基因芯片技術已篩出與大量 OA 發病過程相關的非編碼 RNA，并經 RT-PCR 驗證此類非編碼 RNA 多參與了 OA 的調控；通過對 OA 中表達最顯著的非編碼 RNA 進行基因敲減及過表達，明確了其調控 OA 的作用靶點；有研究還明確了在 OA 治療方面起關鍵作用的非編碼 RNA 間以及非編碼 RNA 與編碼 RNA間復雜的基因共表達網絡拓撲結構，為明確基因間結構及功能的相互作用、尋求 OA 治療靶點提供線索[30]。
有學者通過研究大量非編碼 RNA，提出了競爭性內源 RNA 的假說，這是一種表達調控模式的新概念。該假說認為 mRNA、lncRNA 等轉錄產物間競爭性結合相同的 miRNA 來調控各自的表達，最終影響生物細胞功能[31]。該假說的提出是臨床結合分子生物學技術的突破，但疾病的發生發展是涉及基因層面、內外環境、信號通路等各方面復雜的綜合病理結果，需要深入研究的問題還很多。下一步需要盡可能多地發掘 OA 相關的 lncRNA，找到其位于細胞內的具體位置、起作用的片段、作用靶點、靶點數目、基因間匹配強度、雙鏈體穩定性，周圍起協同或是拮抗作用的同一類或是非同一類基因片段，以此制備靶向治療藥物，為 OA 診治提供新方法。
骨關節炎（osteoarthritis，OA）是臨床常見疾病，以骨關節軟骨退行性改變為特征，目前 OA 發病率呈逐年上升趨勢，并成為中國老年人群慢性致殘的主要原因[1-2]。傳統治療方法，例如物理療法、藥物治療、關節腔注射療法以及手術等，僅能通過改善關節腔內炎性環境、糾正下肢不合理力線等緩解臨床癥狀，不能從病理學機制上真正阻斷及延緩 OA 的發展，治療效果有限，目前對治療方法的選擇也一直存在爭議[3-4]。
非編碼 RNA 是指一類能從基因組轉錄得到，但不編碼蛋白質的 RNA[5]。根據 RNA 長度可將其分為 3 類：① 長度小于 50 nt，包括微小 RNA（microRNA，miRNA）、小干擾 RNA（small interfering RNA，siRNA）、新型非編碼小 RNA（Piwi-interacting RNA，priRNA）；② 長度在 50～500 nt 之間，包括核糖體 RNA（ribosome RNA，rRNA）、轉移 RNA（transfer RNA，tRNA）；③ 長度大于 500 nt，包括長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA），以及一種區別于傳統線性 RNA 具有閉合環狀結構的環狀 RNA（circular RNA，circRNA）[6]。以往學者們常忽視非編碼 RNA 的作用，將這類 RNA 看作“垃圾 RNA”，但隨著科學思維及實驗室技術的進步，越來越多研究發現非編碼 RNA 表達異常與 OA 發展密切相關[7]。若能找到非編碼 RNA 在 OA 發展過程中起關鍵作用的部分，并針對該環節設計藥物進行靶向治療，有望從根本上阻斷及治療 OA。本文對非編碼 RNA 調控 OA 的分子生物學機制研究進行綜述，為生物學研究及臨床治療 OA 提供參考。
1 lncRNA 在 OA 中的調控作用
1.1 作用機制
lncRNA 是非編碼 RNA 中長度大于 500 nt 的一類 RNA。lncRNA 起初未受到研究者們關注，被認為是基因組轉錄的“噪音”，是 RNA 聚合酶 Ⅱ 轉錄過程中的副產物，不具備生物學特性[8]。但近年研究發現，lncRNA 參與調控多種重要生物學過程，包括基因組印記、染色體修飾、染色體沉默、轉錄干擾、轉錄激活等，它可與 RNA、DNA 及蛋白相互作用而發揮重要功能。lncRNA 能在多個層面調控基因表達，主要包括表觀遺傳學調控、轉錄調控以及轉錄后調控[9]，其表達異常會引起相關蛋白轉錄、表達失控，最終導致疾病發生。
1.2 相關研究
隨著基因芯片及高通量測序技術的發展，相關研究已證實 lncRNA 在 OA 病理過程中具有重要作用。Suzuki 等[10] 使用微陣列分析技術進行了初步探索，發現軟骨分化過程中 lncRNA 表達量會產生變化。在該過程中，超過 3 000 種 lncRNA 發生量變，其中 3 種 lncRNA（ZBED3-AS1、CTA-941F9.9、ENST00000433576.1）表達明顯上調，1 種（LINCC00707）表達下調。該研究雖證實了 lncRNA 在軟骨分化過程中發生量變，但未深入研究其變化與軟骨分化的具體聯系以及進行進一步的臨床應用，不能指導臨床 OA 的治療。同時，由于研究者未記錄完整陣列，存在遺漏發生量變 lncRNA 的問題，從而限制了對 lncRNA 調控機制的深入研究。
Chimal-Monroy 等[11] 及 Lehmann 等[12] 在單純量變研究基礎上，對 lncRNA 調控機制進行了進一步探索。他們采用 RNA 熒光原位雜交技術在鼠四肢間葉細胞胞核內發現了 TGF-β誘導的同源框基因 A 轉錄產物 lncRNA（lncRNA-homeobox A transcript induced by TGF-β，lncRNA-HIT），通過敲減四肢間葉細胞內的 lncRNA-HIT，軟骨分化受到抑制，提示 lncRNA-HIT 表達變化會影響軟骨細胞分化功能，在軟骨分化中可能具有重要作用。該研究通過基因敲減技術進一步驗證了 lncRNA 表達量變化在軟骨分化中的作用，為臨床治療提供了重要思路。
但是僅明確表達量異常的 lncRNA 對軟骨分化的作用不能用于治療 OA。為此，Fu 等[13] 使用基因芯片技術篩選出 OA 軟骨中相對于正常軟骨表達異常的 lncRNA 及 mRNA，研究了 lncRNA 及 mRNA 間相互關系，對 lncRNA 作用靶點進行了預測。他們發現，與正常軟骨相比，OA 軟骨中變化倍數超過 2 倍的 lncRNA 中，有 3 007 個表達上調、1 707 個表達下調；變化倍數超過 2 倍的 mRNA 中，有 2 136 個表達上調、2 241 個表達下調。之后通過基因本體分析、路徑分析、共表達網絡分析及靶點預測等技術，發現 lncRNA 與 mRNA 之間存在共表達關系。明確 OA 病理過程中異常變化的 lncRNA 及 mRNA 的龐大網絡聯系，探索其調控靶點，不僅能針對該靶點尋找或合成靶向治療藥物，還能提升 lncRNA 的應用價值，如作為診斷標志物等。
lncRNA 在 OA 中作用的研究已逐步深入，明確 lncRNA 在細胞內位置及含量，分析其上、下游是否存在協調或拮抗作用基因，以及如何利用這些關系尋找藥物治療靶點等，都是下一步研究方向。
2 miRNA 在 OA 中的調控作用
2.1 作用機制
miRNA 廣泛存在于動物、植物、病毒等有機體中，通過與其互補的 mRNA 選擇性地結合，抑制蛋白產生。miRNA 通常位于內含子區域內或基因間，其細胞核內含有 RNA 聚合酶 Ⅱ 轉錄產生的具有帽子結構和多聚核苷酸尾巴結構的初始 miRNA（preliminary miRNA，pri-miRNA）。pri-miRNA 為具有發卡結構的 miRNA 前體，經 Dicer 酶剪切為長度約 22 nt 的雙鏈 miRNA，雙鏈 miRNA 再降解后形成成熟的單鏈 miRNA。最后成熟的單鏈 miRNA 還需要與 Argonaute 蛋白等組裝，構建為 RNA 誘導沉默復合體。該復合體通過作用于特異 mRNA 的 3′UTR，抑制翻譯過程或降解 mRNA，最終調控基因表達[14-16]。
2.2 相關研究
早期研究認為 OA 患者關節軟骨、滑膜、關節液內的 miRNA 均存在變化，并通過測序技術發現了多種 miRNA 表達異常，如 miRNA-9、miRNA-140、miRNA-146、miRNA-223、miRNA-483 等[17]。隨著 OA 的發生，軟骨表面因受到多種趨化因子激活而釋放破壞軟骨基質的酶類，Kostopoulou 等[18] 及 Tardif 等[19] 認為 miRNA 的功能與這類酶有關，他們發現 OA 相關 miRNA 能對基質金屬蛋白酶 13（matrix metalloproteinase 13，MMP-13）產生抑制作用。而 MMP-13 是 OA 中具有重要生物學作用的一類人體蛋白酶，它可降解軟骨細胞外基質，破壞關節軟骨，引發及加重 OA。Li 等[20] 認為在同一時間內，調控 OA 軟骨的 miRNA 可能有多個，他們發現 miRNA-27b 及 miRNA-146a 在軟骨細胞中可共同抑制 MMP-13 及血管性血友病因子裂解酶的表達。其中，miRNA-27b 能夠直接靶向作用于 MMP-13 的 mRNA，同時 miRNA-27b 的表達又受到促分裂原活化蛋白激酶及 NF-κB 信號通路抑制；而 miRNA-146a 在 OA 早期呈高表達，OA 晚期表達量顯著下降，同時它又受到 IL-1β信號通路調控，抑制 MMP-13 的表達，并與 miRNA-27b 一同抑制 OA。沉默信息調節因子 1（silent information regulator 1，SIRT1）具有抗炎及保護軟骨的作用。Park 等[21] 的研究擬探索 miRNA-449a 對 OA 的調控作用，并尋找具體調控路徑。他們首先使用 miRNA 靶基因預測軟件找到 SIRT1 mRNA 上 3′UTR 與 miRNA-449a 的結合位點；然后用 miRNA-449a 及 miRNA-449a 拮抗劑轉染 SIRT1 過表達和敲減細胞，并使用 IL-1β進行刺激；最后用 RT-PCR 及 Western blot 技術檢測發生變化的基因。結果發現，OA 及 IL-1β誘導的軟骨細胞中 miRNA-449a 表達量增加，在 IL-1β刺激的 OA 軟骨細胞中 miRNA-449a 表達量及 MMP-13 含量有所增加，而 Ⅱ 型膠原蛋白及 SIRT1 含量降低。因此，他們認為沉默 miRNA-449a 可以靶向作用于 SIRT1，抑制分解基因表達以及保護合成基因表達，從而抑制 IL-1β介導的軟骨損傷。以上研究表明，miRNA 對 OA 的調控存在一個復雜的關系網，下一步研究需要明確及梳理這些關系及信號通路，尋找共同作用靶點，最終從基因層面調控 OA，達到臨床治療目的。
3 siRNA 在 OA 中的調控作用
3.1 作用機制
siRNA 是長度小于 50 nt 的小分子非編碼 RNA，與 miRNA 相似，由 Dicer 酶加工而成，通過誘導同源性雙鏈 RNA 而沉默靶 mRNA，使其降解而發揮干擾作用；也可經由多種不同轉染技術導入細胞內，并對特定基因產生特異性敲減效果，達到其干擾效應[16]。
3.2 相關研究
許多藥物設計都是基于靶基因抑制作用，因此 siRNA 這種獨特的干擾效應可廣泛應用于 OA 靶向藥物設計。傳統實驗方法為直接轉染合成 siRNA 阻斷基因表達，但該方式不穩定，siRNA 易在體內降解。目前常使用慢病毒作為載體來介導 siRNA，該方式較為穩定、持久[22]。寧仁德等[23] 將慢病毒介導的 siRNA 沉默細胞外信號調節激酶 2 溶液注射至創傷性關節炎大鼠膝關節腔內（實驗組），并與注射 PBS 液（空白對照組）及細胞外信號調節激酶 2 siRNA 陰性溶液（陰性對照組）大鼠進行比較。結果發現，與兩對照組相比，實驗組大鼠膝關節軟骨形態評分及關節軟骨評分均較低，MMP-3、13 mRNA 表達量亦降低，但 Ⅱ 型膠原 mRNA 表達量增高，表明由慢病毒介導的 siRNA 沉默細胞外信號調節激酶 2 可有效抑制 OA 發展。因此，在明確某種基因的作用機制及靶點后，可以使用 siRNA 技術對該基因進行沉默，從而達到抑制 OA 發展的目的。
4 circRNA 在 OA 中的調控作用
4.1 作用機制
circRNA 具有區別于常規 RNA 線性結構的環狀結構，主要存在于真核轉錄組中。circRNA 由外顯子序列組成，在組織及生物體不同發育階段具有表達特異性，在不同物種間則具有保守性。circRNA 對核酸酶不敏感，故比線性 RNA 更穩定，因而在疾病診斷標志物方面具有獨特優勢。另外，研究還發現，circRNA 可競爭性結合 miRNA，調控靶基因表達，有望在疾病調控方面發揮作用[24-25]。
4.2 相關研究
Liu 等[26] 使用生物學信息技術進行研究，發現相比于正常軟骨，OA 軟骨中有 71 種 circRNA 特異性表達，而使用 IL-1 和 TNF 刺激軟骨后，軟骨細胞外基質相關 circRNA（hondrocyte extracellular matrix-related circRNA，circRNA-CER）的表達明顯上調，使用 siRNA 沉默 circRNA-CER 后 MMP-13 表達量降低，而細胞外基質形成增加，提示 circRNA-CER 可競爭性抑制 miRNA-136，阻斷其作用，減少 MMP-13 表達，從而作為 OA 的治療靶點。
5 各種非編碼 RNA 間相互聯系在 OA 中的調控作用
每種非編碼 RNA 除能單獨調控 OA 發生、發展外，它們之間還能形成合作或拮抗關系，參與 OA 病理過程[27]。lncRNA 在轉錄后調控過程中與 miRNA 共同作用參與 OA 調控；circRNA 可以通過“海綿”作用將 miRNA 與靶 mRNA 隔離開，從而抑制 miRNA 的調控作用[26]。研究發現，lncRNA 能夠作用于線粒體，并產生兩種 miRNA：RMRP-S1 和 RMRP-S2，這兩種 miRNA 可通過調控 PTCH2 和 SOX4 的 mRNA，調控軟骨發育不良[28]。Liu 等[26] 發現在 circRNA-CER 的 3′UTR 序列上有 5 種miRNA 的結合位點，這些 miRNA 分別是 miRNA-636、miRNA-665、miRNA-217、miRNA-646、miRNA-136。通過生物信息學技術分析這些 miRNA、circRNA-CER 以及 MMP-13 的靶基因后發現，miRNA-136 與 MMP-13 的 3′UTR 序列也存在互補，因此 circRNA-CER 可通過競爭性結合 miRNA-136 發揮其“海綿”作用，即阻止 miRNA-136 發揮作用，從而調控 OA。
除了不同種類非編碼 RNA 之間相互協調或拮抗調控 OA 外，同一種非編碼 RNA 間的不同亞分類也可協調調控 OA。Nakamura 等[29] 研究發現，miRNA-181a-5p 和 miRNA-4454 協同降低關節軟骨表面 Ⅱ 型膠原蛋白的表達；他們在采用經 IL-1β刺激處理的 OA 軟骨細胞中加入 miRNA-181a-5p 和 miRNA-4454 抑制劑，發現 TNF-A、IL-6 及單核細胞誘導蛋白 1 顯著降低，Ⅱ 型膠原蛋白表達增加，表明 miRNA-181a-5p 和 miRNA-4454 能加重炎性反應、降解 Ⅱ 型膠原蛋白，進而破壞軟骨代謝，促進 OA 的發展。
6 總結及展望
目前，相關研究通過高通量測序技術以及基因芯片技術已篩出與大量 OA 發病過程相關的非編碼 RNA，并經 RT-PCR 驗證此類非編碼 RNA 多參與了 OA 的調控；通過對 OA 中表達最顯著的非編碼 RNA 進行基因敲減及過表達，明確了其調控 OA 的作用靶點；有研究還明確了在 OA 治療方面起關鍵作用的非編碼 RNA 間以及非編碼 RNA 與編碼 RNA間復雜的基因共表達網絡拓撲結構，為明確基因間結構及功能的相互作用、尋求 OA 治療靶點提供線索[30]。
有學者通過研究大量非編碼 RNA，提出了競爭性內源 RNA 的假說，這是一種表達調控模式的新概念。該假說認為 mRNA、lncRNA 等轉錄產物間競爭性結合相同的 miRNA 來調控各自的表達，最終影響生物細胞功能[31]。該假說的提出是臨床結合分子生物學技術的突破，但疾病的發生發展是涉及基因層面、內外環境、信號通路等各方面復雜的綜合病理結果，需要深入研究的問題還很多。下一步需要盡可能多地發掘 OA 相關的 lncRNA，找到其位于細胞內的具體位置、起作用的片段、作用靶點、靶點數目、基因間匹配強度、雙鏈體穩定性，周圍起協同或是拮抗作用的同一類或是非同一類基因片段，以此制備靶向治療藥物，為 OA 診治提供新方法。