隨著人類基因組計劃的不斷推進，人們發現 90%以上的基因組 DNA 能轉錄成 RNA,而其中不足 2%編碼蛋白質[1-2],其余不能編碼蛋白質的轉錄產物被稱為非編碼 RNA（ non-coding RNAs,ncRNAs）[3].根據長度不同，ncRNAs 可以分為短鏈 ncRNAs 和 長 鏈 ncRNAs （ long ncRNAs,LncRNAs） .
LncRNAs 缺乏特異完整的開放閱讀框，幾乎不具有蛋白編碼功能。近年來有研究報道 LncRNA 參與干細胞多種生物學特性的調控[4].現將對 LncRNAs 在干細胞中的研究進展予以綜述，重點剖析 LncRNAs 與干細胞自我更新和多向分化之間的關聯。
1 LncRNAs 的概念。
LncRNAs 是一類長度通常大于 200 個核苷酸，缺少特異完整的開放閱讀框，不具有或幾乎不具有蛋白質編碼功能的RNA,在總 ncRNAs 中占有相當大的比例。LncRNA 起初被認為是基因組轉錄的“噪音”,因其數量、種類、功能狀況均不明確，且尚缺乏有效的研究手段，故又被稱作基因組中的“暗物質”[5].盡管這些 RNA 不能編碼蛋白質，卻能在基因表達的多個環節（ 包括表觀遺傳、轉錄調控以及轉錄后調控等） 發揮調控作用。
2 LncRNAs 的結構、分類和功能。
LncRNAs 與 mRNA 相似，經過剪切，具有多聚腺苷酸（ polyA ） 尾 和 啟 動 子 結 構。LncRNAs 具有較低的進化保守性，其在細胞中的表達水平也明顯低于編碼蛋白的 RNAs.大約2 /3 的 LncRNAs 來源于基因之間的廣大基因組區域，其余的則來源于與編碼蛋白的基因重疊、反義或基因內區域。根據與編碼蛋白基因的位置關系，LncRNAs 大致分為正義（ sense） 、反義（ anti-sense） 、雙向（ bidirectional） 、基因內（ intronic） 和基因間（ intergenic）5 種類型[6].通過在不同組織和細胞中進行高通量的 RNA 測序實驗發現 LncRNAs 的表達還具有明顯的組織和細胞特異性[7-13].近年來大量研究表明，LncRNAs 與 許 多 細 胞 學 功 能 有 著 密 切 的 聯 系[14-17].如LncRNA 可以作為短鏈 ncRNAs 的前體，形成微 RNA 以及內源小干擾 RNA,還可以作為微 RNA“分子海綿”,對有活性的微 RNA 產生長效的抑制作用[15]; 在細胞亞結構以及蛋白復合物的形成過程中 LncRNA 發揮“腳手架”的作用[16],可以將兩個或兩個以上的蛋白分子“綁和”形成復合物。簡言之，LncRNAs 可以通過與 ncRNAs,mRNA,基因組 DNA 以及多種蛋白質相互作用在轉錄、轉錄后、翻譯水平以及表觀遺傳等多個層面影響細胞的生命活動。
3 LncRNAs 與干細胞。
干細胞是一類能夠自我更新并具有多向分化潛能的細胞。在一定條件下，它們能夠分化成多種成熟的功能細胞。近年來關于 LncRNAs 在干細胞中的研究層出不窮。
3. 1 LncRNA 與胚胎干細胞 （ embryonic stem cells,ESCs）ESCs 通常是由早期胚胎內細胞團（ 如桑葚胚，囊胚） 或原始生殖細胞經體外分化抑制培養篩選出的一類多能干細胞，在體外具有無限增殖、自我更新和多向分化的能力。最近研究已經證實 LncRNAs 在維持人類 ESCs 自我更新能力和多能性方面具有重要作用[17].
Guttman 等[14]最先對基因間的長鏈 ncRNAs（ large inter-genic non-coding RNA,LincRNAs） 在 ESCs 中的表達和功能做了一系列研究，RNA 測序結果顯示有 226 條 LincRNAs 在鼠ESCs 中顯著高表達。他們發現絕大多數的 LincRNA （ 約93% ） 對 ESCs 中的基因表達有明顯的調控作用，有 26 條LincRNAs 能夠顯著影響多能性調控因子 Nanog 的表達水平，表明 LincRNAs 在維持干細胞多能性以及抑制細胞分化中起到重要作用。他們還發現，有13 條 LincRNAs 與 ESCs 內胚層的分化有關，7 條與外胚層的分化有關，5 條與神經外胚層分化相關，7 條與中胚層的分化相關，2 條與滋養外胚層的分化相關。這說明 LincRNA 在 ESCs 的種系特異性分化中發揮重要的調控作用。隨后他們還研究了 ESCs 中的 LincRNA 是否受到多能性相關轉錄因子（ Oct4,Sox2,Nanog,cMyc,nMyc,KLF4,ZFX,Smad and TCF30 ） 的調控。結果發現有 75% 的LincRNA 的啟動子區域能與至少一條多能性轉錄因子相結合，說明這些 LincRNAs 是多能性相關轉錄因子的作用靶點。此外還發現有 74 條（ 30%） 的 LincRNAs 與 ESCs 中重要的染色質修飾蛋白密切相關。
Dinger 等[18]在鼠 ESCs 中發現了 12 條 LncRNAs 與轉錄因子 Pou5f1、Nanog、Sox2 的表達譜相似，這些轉錄因子在維持ESCs 多能性狀態中具有重要作用。隨后運用染色質免疫沉淀（ ChIP） 以及抗-Pou5f1 和抗-Nanog 抗體進一步證實了這些LncRNAs 確實與 Pou5f1 和 Nanog 相結合[19].
Ng 等[20]也發現了 36 條 LncRNAs 的表達譜與 Oct4 和Nanog 相似，而 Oct4 和 Nanog 在 ESCs 中普遍高表達且在分化成熟的細胞中表達降低。LncRNAs 表達譜芯片結果顯示，在人類 ESCs 和神經前體細胞中有 934 條 LncRNAs 的表達有明顯差異，其中有 36 條 LncRNAs 在神經前體細胞中顯著下調。
隨后他們挑選了 3 條 LncRNAs（ ES1,ES2,ES3） 做進一步的功能性研究，發現這 3 條 LncRNA 中任意一條被沉默以后，均會促使 ESCs 分化。RNA 免疫沉淀實驗發現，在細胞核內 ES1和 ES2 與多梳基因家族成員 SUZ12 以及多能性調控因子SOX2 密切相關。
Sheik Mohamed 等[21]通過免疫沉淀反應，找到了一組與Oct4 和 Nanog 結合的 LncRNAs,并對這些 RNAs 做了后續的測序實驗，隨后干擾了這些 LncRNAs 的表達并觀察了 ESCs分化活動的變化，結果提示，有部分與 Oct4 和 Nanog 結合的LncRNAs 具有調控 Oct4 和 Nanog 的作用。這些研究表明，ESCs 的多能性以及種系特異性分化受到LncRNA 作用網絡的嚴密調控，而這些 LncRNAs 中又有很大一部分受到 ESCs 內眾多轉錄因子的調控。
