LncRNA在泌尿系腫瘤中的研究進(jìn)展

摘要：LncRNAs是基因表達(dá)過程中重要的調(diào)控因子，并與細(xì)胞生長、增殖、分化及生存等重要通路相互作用。回顧當(dāng)前l(fā)ncRNAs的生物學(xué)進(jìn)展，揭示其與前列腺癌、膀胱癌及腎癌的聯(lián)系，我們將對(duì)腫瘤的生物學(xué)機(jī)制有更深的了解并為泌尿系腫瘤的治療提供了新的治療靶點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：LncRNAs；泌尿系腫瘤；生物標(biāo)志物

1 LncRNA的定義

人類DNA中，蛋白編碼基因所占比例<3%，而>80%的基因轉(zhuǎn)錄為無蛋白編碼功能的RNA轉(zhuǎn)錄體[1]。這些轉(zhuǎn)錄體被稱為非編碼RNA（ncRNA）。ncRNA按其長度可分為小非編碼RNA和長鏈非編碼RNA。LncRNA長度一般超過200個(gè)核苷酸殘基，大多由RNAⅡ轉(zhuǎn)錄，缺乏有意義的開放閱讀框架，不能編碼蛋白，包括正義、反義、雙向、基因內(nèi)、基因間。目前研究的熱點(diǎn)仍集中于ncRNA如微小RNA、小干擾RNA等，其生物學(xué)的許多方面得以闡明，但LncRNA所扮演的功能角色卻知之甚少。

2 LncRNAs在泌尿系腫瘤中的生物學(xué)功能

眾多研究表明，LncRNAs在基因信息處理每一步驟中都發(fā)揮著\"多面手\"的角色。LncRNAs與主要細(xì)胞通路相互作用調(diào)控細(xì)胞增殖、分化及凋亡，其功能轉(zhuǎn)變是許多惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制。LncRNAs為基因表達(dá)的表觀調(diào)控者，通過染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的微調(diào)控制駐留在同一染色體或其他染色體上的基因表達(dá)[2]。

2.1LncRNAs順式阻遏作用 順式調(diào)控LncRNAs中最突出的就是XIST，它控制男性與女性間性連鎖基因的劑量補(bǔ)償。XIST僅表達(dá)于女性非活躍的X染色體并大量積累，將X染色體\"包圍\"，導(dǎo)致其對(duì)RNA多聚酶Ⅱ排斥并使抑制性組蛋白標(biāo)記物快速增加。這樣，XIST以順式作用使整個(gè)X染色體處于沉寂狀態(tài)。繼而，與X染色體增加、低水平甲基化及XIST重新表達(dá)有關(guān)的男性腫瘤即會(huì)出現(xiàn)[3]。

2.2LncRNAs反式阻遏作用 反式作用LncRNA的第一個(gè)樣本源于乳腺致癌基因HOTAIR。正常細(xì)胞，HOTAIR與染色體重組多梳阻遏復(fù)合物2（PRC2）相結(jié)合，靶向定位于HOXD位點(diǎn)，PRC2使胚胎轉(zhuǎn)錄因子處于沉寂狀態(tài)。腫瘤HOTAIR過度表達(dá)可致使PRC2基因組重新定位，并誘導(dǎo)腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因沉默進(jìn)而促使癌癥進(jìn)展[4]。與乳腺癌HOTAIR相似，前列腺PTCA1復(fù)合物也與PRC2相關(guān)。PTCA1在轉(zhuǎn)移性腫瘤明顯過度表達(dá)，表明PTCA1可作為前列腺癌特異性轉(zhuǎn)錄阻遏物以控制細(xì)胞增殖，這也許在前列腺癌演化進(jìn)程中發(fā)揮重要作用[5]。

2.3.LncRNAs激活作用 LncRNAs也可作為轉(zhuǎn)錄激活因子，同樣前列腺特異性轉(zhuǎn)錄體（PCGEM1）也具此功能。PCGEM1是具有前列腺高度特異性、雄激素調(diào)控作用的lncRNA，國人及非裔美國人前列腺癌中其表達(dá)顯著增高。在前列腺癌細(xì)胞過度表達(dá)促進(jìn)了細(xì)胞增殖，減弱了多柔比星誘導(dǎo)的p53和p21表達(dá)，另外具有抑制凋亡的功能。在前列腺上皮內(nèi)瘤的前體病變，前列腺癌相關(guān)非編碼RNA1處于上調(diào)狀態(tài)，且與前列腺癌細(xì)胞的生存力呈正相關(guān)[6]。

3 膀胱癌及腎癌 LncRNA基因表達(dá)受干擾

3.1 11p15.5基因位點(diǎn) 11p15.5基因位點(diǎn)編碼數(shù)個(gè)lncRNAs和轉(zhuǎn)錄因子，此過程在泌尿系惡性腫瘤中常受到干擾，KCNQ1反義轉(zhuǎn)錄體1（KCNQ1OT1）為順式作用的LncRNA，與伯-韋綜合征（BWS）多個(gè)染色體重組有關(guān)。孕產(chǎn)婦特異性甲基化的丟失是BWS中最常見的缺陷，導(dǎo)致KCNQ1OT1的激活及細(xì)胞增殖負(fù)性調(diào)節(jié)器和腫瘤細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子1C的沉默[7]。H19與KCNQ1OT1相鄰，是父方印記、母方表達(dá)的轉(zhuǎn)錄體，在發(fā)育中的胚胎十分常見。IGF2/H19位點(diǎn)的干擾印記與泌尿系腫瘤密切相關(guān)。Wilms瘤中，H19在染色體及IGF2雙等位基因表達(dá)均呈沉寂狀態(tài)，從而腫瘤細(xì)胞提供了生長優(yōu)勢(shì)。印記缺失及IGF2雙等位基因的表達(dá)也可見于人前列腺和衰老的移行細(xì)胞模型，同樣也存在于正常前列腺組織，男性相關(guān)癌癥中更是廣泛存在[8]。另有報(bào)道稱，膀胱癌父方H19等位基因處于低甲基化水平，H19發(fā)揮反式作用阻遏物的作用，通過抑制細(xì)胞間鈣黏附糖蛋白CDH1及裸角質(zhì)膜同源蛋白拮抗劑促使癌癥細(xì)胞的體內(nèi)外轉(zhuǎn)移。H19的表達(dá)是由c-MYC基因和腫瘤抑癌基因p53的缺失直接誘導(dǎo)而成，這更進(jìn)一步地支持了H19為強(qiáng)效致癌基因。值得注意的是，肝細(xì)胞和膀胱癌低氧誘導(dǎo)的H19水平增加了基因促進(jìn)血管生成、細(xì)胞存活及細(xì)胞增殖水平[9]。與此相反，H19編碼的miR-675作為腫瘤抑制劑，在應(yīng)激或致癌信號(hào)存在情況下通過降低胰島素樣生長因子1受體水平抑制細(xì)胞增殖[10]，表明轉(zhuǎn)錄體的多功能性源于H19的基因位點(diǎn)。

3.2 14q32.3位點(diǎn) 14q32.3位點(diǎn)也于泌尿系惡性腫瘤相關(guān)，且其結(jié)構(gòu)與11p15.5十分相似。父系表達(dá)基因3（MEG3）和母系δ樣表達(dá)基因1同源體（DLK1）為兩個(gè)共同表達(dá)且相互作用的印記基因，位于14q32.3。MEG3通過對(duì)抑制MDM2、刺激p53啟動(dòng)子激活腫瘤中p53，發(fā)揮抑癌作用。由于基因刪除、啟動(dòng)子甲基化或相應(yīng)印記基因區(qū)的低甲基化，致使MEG3表達(dá)缺失。前列腺癌及膀胱癌細(xì)胞可見MEG3表達(dá)的缺失[11]。DLK1在腎癌中可作為\"候選\"抑癌基因。DLK1在正常腎組織持續(xù)表達(dá)，但大多數(shù)原發(fā)性腎細(xì)胞癌（RCCs）及RCC來源的細(xì)胞系卻出現(xiàn)DLK1的表達(dá)缺失。若將DLK1重新引入，裸鼠則出現(xiàn)錨定非依賴性細(xì)胞死亡的增加及腫瘤生長的抑制。MEG3上游的甲基化導(dǎo)致RCCs來源的DLK1失活[12]。

3.3 LncRNAs為泌尿系腫瘤的致癌基因 轉(zhuǎn)移相關(guān)的肺腺癌轉(zhuǎn)錄體1（MALAT1）在膀胱癌、腎癌及部分前列腺癌中明顯上調(diào)。MALAT1過度表達(dá)于尿路上皮癌；誘導(dǎo)細(xì)胞增殖、遷移及存活；并通過激活體外WNT信號(hào)促進(jìn)上皮-間質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。在RCC中，MALAT1與TFEB相融合，TFEB在數(shù)個(gè)不同的細(xì)胞系譜中作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控關(guān)鍵的發(fā)育途徑。MALAT1與TFEB融合后保留了整個(gè)TFEB編碼序列，導(dǎo)致TFEB蛋白水平顯著升高及腫瘤進(jìn)展。MALAT1與?；撬嵴{(diào)節(jié)基因1編碼的lncRNA相結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞核間多梳抑制復(fù)合物的往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而導(dǎo)致生長控制基因的激活或抑制[13]。尿路上皮腫瘤相關(guān)基因1（UCA1）為膀胱癌中另一個(gè)上調(diào)的lncRNA，UAC1的過度表達(dá)增強(qiáng)了ERK1/2和PI3-K/AKT激酶的活性，引起轉(zhuǎn)錄共同激活劑p300表達(dá)增加，p300通過染色體重組及其互作蛋白CREB的表達(dá)和磷酸化調(diào)控轉(zhuǎn)錄，反過來促進(jìn)致癌作用及癌癥浸潤。膀胱癌細(xì)胞中UCA1亞型（UCA1a，CUDR）之一過度表達(dá)即可對(duì)抗順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡并提高致瘤性，表明UCA1a可作為膀胱癌新的治療靶點(diǎn)[14]。已經(jīng)證明，前列腺癌中雄激素敏感l(wèi)ncRNAs，CBR3-AS1和CTBP1-AS，間接地調(diào)節(jié)AR及下游基因的表達(dá)。CBR3-AS1是羰基還原酶3基因（CBR3）反義編碼的3個(gè)lncRNAs之一。與正常組織和良性前列腺增生相比，CBR3-AS1在原發(fā)性腫瘤及前列腺癌細(xì)胞的表達(dá)水平顯著升高。在雄激素敏感及非敏感的LNCaP細(xì)胞，CBR3-AS的沉寂致使AR下調(diào)、細(xì)胞增殖減少并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，這表明CBR3-AS1也可作為前列腺癌新的治療靶點(diǎn)[15]。

3.4. LncRNA作為腫瘤標(biāo)志物 PCA3（DD3）是我們最為熟悉的LncRNA，為無創(chuàng)性前列腺癌診斷的尿液標(biāo)志物，且診斷效果優(yōu)于組織活檢[16]。同樣，來源于XIST啟動(dòng)子的非甲基化寡核苷酸也被認(rèn)定為無創(chuàng)性睪丸生殖細(xì)胞腫瘤及前列腺癌的血清標(biāo)志物。尿沉渣中UCA1的累積可作為移行細(xì)胞癌患者的敏感性、特異性診斷標(biāo)志和隨訪標(biāo)志。

LncRNAs和ucRNAs高度的組織及腫瘤特異性表達(dá)顯示出它對(duì)泌尿系惡性腫瘤具有診斷、判斷預(yù)后及預(yù)測的功能。例如：缺氧誘導(dǎo)因子翻譯轉(zhuǎn)錄體的過度表達(dá)可鑒別乳頭狀及非乳頭狀RCC；H19/IGF2位點(diǎn)的LOI是年齡相關(guān)前列腺癌易感性的標(biāo)志，而且有助于診斷[13]。除了LncRNA的表達(dá)，腫瘤的危險(xiǎn)性還與前列腺癌基因單核苷酸多態(tài)性（SNPs）的濃縮有關(guān)[17]。在H19位點(diǎn)，SNP的存在可降低非肌層浸潤性膀胱癌的危險(xiǎn)性；若PCGEM1和PRNCR1中SNP數(shù)量增加則有助于前列腺癌易感性的發(fā)生[6]。

4 LncRNA的當(dāng)前挑戰(zhàn)及未來前景

當(dāng)前新發(fā)現(xiàn)的lncRNAs數(shù)目不斷上升、闡明其多向性功能的試驗(yàn)證據(jù)不斷積累，這使我們腫瘤生物學(xué)及將來的臨床應(yīng)用有了更深一步的了解。僅依目前對(duì)lncRNA的了解對(duì)其作全面的描述仍面臨一系列挑戰(zhàn)。由于lncRNA相對(duì)較低的序列保守性，其功能闡明收到一定限制。RNA的主要功能仍可能存在于三級(jí)結(jié)構(gòu)，三級(jí)結(jié)構(gòu)由保守序列的激活所決定，有助于RNA折疊并在蛋白質(zhì)結(jié)合方面起著至關(guān)重要的作用。PRNCR1及PCGEM1和AR的序列性組裝可顯示上述過程，MEG3結(jié)構(gòu)對(duì)其腫瘤抑制功能的實(shí)現(xiàn)是十分必要的。什么導(dǎo)致大多數(shù)lncRNAs在正常及腫瘤組織的特異性表達(dá)，這是我們亟待解決的另一個(gè)重要問題[5]。目前，只有少數(shù)報(bào)道就特定lncRNAs的表觀遺傳學(xué)靶點(diǎn)提供了證據(jù)，可能通過刪除、擴(kuò)增、融合或甲基化等過程得以實(shí)現(xiàn)。遺傳性及表觀遺傳性畸變控制lncRNA的表達(dá)，今后研究應(yīng)重點(diǎn)應(yīng)集中在獲取lncRNAs共性方面。

5 結(jié)論

LncRNAs作為基因信息的必要調(diào)控者，與細(xì)胞增殖、分化及生存。特定lncRNAs的功能轉(zhuǎn)化促進(jìn)許多腫瘤包括前列腺癌、膀胱腫瘤及腎腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展及轉(zhuǎn)移。LncRNAs在組織及腫瘤細(xì)胞的特異性表達(dá)表明可作為泌尿系腫瘤非常有價(jià)值的腫瘤標(biāo)志物。對(duì)lncRNAs本質(zhì)及其在正常、惡性腫瘤細(xì)胞功能進(jìn)一步了解，使我們對(duì)腫瘤生物學(xué)機(jī)制將更加明了，并可為泌尿系腫瘤提供新的治療靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Dunham I，Kundaje A，Aldred S F，et al.An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome[J].Nature，2012，489（7414）：57-74.

[2]Djebali S，Davis C A，Merkel A，et al.Landscape of transcription in human cells[J].Nature，2012，489（7414）：101-108.

[3]Weakley S M，Wang H，Yao Q，et al.Expression and function of a large non-coding RNA gene XIST in human cancer[J].World journal of surgery，2011，35（8）：1751-1756.

[4]Gupta R A，Shah N，Wang K C，et al.Long non-coding RNA HOTAIR reprograms chromatin state to promote cancer metastasis[J].Nature，2010，464（7291）：1071-1076.

[5]Prensner J R，Iyer M K，Balbin O A，et al.Transcriptome sequencing across a prostate cancer cohort identifies PCAT-1，an unannotated lincRNA implicated in disease progression[J].Nature biotechnology，2011，29（8）：742-749.

[6]Chung S，Nakagawa H，Uemura M，et al.Association of a novel long non‐coding RNA in 8q24 with prostate cancer susceptibility[J].Cancer science，2011，102（1）：245-252.

[7]Pandey R R，Mondal T，Mohammad F，et al.< i> Kcnq1ot1 Antisense Noncoding RNA Mediates Lineage-Specific Transcriptional Silencing through Chromatin-Level Regulation[J].Molecular cell，2008，32（2）：232-246.

[8]Fu V X，Dobosy J R，Desotelle J A，et al.Aging and cancer-related loss of insulin-like growth factor 2 imprinting in the mouse and human prostate[J].Cancer research，2008，68（16）：6797-6802.

[9]Luo M，Li Z，Wang W，et al.Upregulated H19 contributes to bladder cancer cell proliferation by regulating ID2 expression[J].Febs J 2013，280（7）：1709-1716.

[10]Keniry A，Oxley D，Monnier P，et al.The H19 lincRNA is a developmental reservoir of miR-675 that suppresses growth and Igf1r[J].Nature cell biology，2012，14（7）：659-665.

[11]hou Y，Zhang X，Klibanski A.MEG3 noncoding RNA：a tumor suppressor[J].Journal of molecular endocrinology，2012，48（3）：R45-R53.

[12]Kawakami T，Chano T，Minami K，et al.Imprinted DLK1 is a putative tumor suppressor gene and inactivated by epimutation at the region upstream of GTL2 in human renal cell carcinoma[J].Hum Mol Genet，2006，15（6）：821-830.

[13]Yang L，Lin C，Liu W，et al.ncRNA-and Pc2 methylation-dependent gene relocation between nuclear structures mediates gene activation programs[J].Cell，2011，147（4）：773-788.

[14]Wang Y，Chen W，Yang C，et al.Long non-coding RNA UCA1a（CUDR）promotes proliferation and tumorigenesis of bladder cancer[J].International journal of oncology，2012，41（1）：276-284.

[15]Cui Z，Ren S，Lu J，et al.The prostate cancer-up-regulated long noncoding RNA PlncRNA-1 modulates apoptosis and proliferation through reciprocal regulation of androgen receptor.Urologic Oncology：Seminars and Original Investigations[J]. Elsevier，2012，31（7）：1117-1123.

[16]rawford ED，Rove KO，Trabulsi EJ，et al.Diagnostic performance of PCA3 to detect prostate cancer in men with increased prostate specific antigen：a prospective study of 1，962 cases[J].Urol 2012，188（5）：1726-1731.

[17]Jin G，Sun J，Isaacs S D，et al.Human polymorphisms at long non-coding RNAs （lncRNAs） and association with prostate cancer risk[J].Carcinogenesis，2011，32（11）：1655-1659.

編輯/王敏