lncRNA與非小細胞肺癌

張 磊， 肇 毅

綜述與講座

lncRNA與非小細胞肺癌

張 磊， 肇 毅

在人類的基因組中，轉(zhuǎn)錄的序列絕大多數(shù)為非編碼轉(zhuǎn)錄物。其中被轉(zhuǎn)錄最多的非蛋白質(zhì)編碼序列是管家非編碼RNA中的長鏈非編碼RNA (long non-coding RNA, lncRNA)。lncRNA最初被認為是轉(zhuǎn)錄“噪音”。然而最近幾年來出現(xiàn)的新證據(jù)表明，lncRNA在腫瘤形成和癌癥進程中有著很重要的影響。肺癌目前是全世界最常見的惡性腫瘤之一，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)占到了大約85%。作者就目前研究較多的lncRNA功能及其在非小細胞癌發(fā)病機制中發(fā)揮的作用做一綜述。

長鏈非編碼RNA； 非小細胞肺癌； 基因調(diào)控

人類基因組序列有5%～10%被穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄，而在這些轉(zhuǎn)錄序列中絕大多數(shù)為非編碼轉(zhuǎn)錄物[1-3]。非編碼的轉(zhuǎn)錄物可分為管家ncRNA (housekeeping non-coding RNA)和調(diào)節(jié)ncRNA (regulatory non-coding RNA) 。其中被轉(zhuǎn)錄最多的非蛋白質(zhì)編碼序列是管家ncRNA中的長鏈ncRNA (long non-coding RNA, lncRNA)[4]。lncRNA一般是指大于200 nt的RNA，位于細胞核內(nèi)或胞漿中，不參與蛋白質(zhì)編碼功能，以RNA形式在多種層面上(表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等)調(diào)控基因的表達水平。

lncRNA最初被認為是轉(zhuǎn)錄噪音。在過去的二十年，研究主要集中在蛋白編碼基因在腫瘤發(fā)生中的作用[5]，并未重視到lncRNA對腫瘤發(fā)生的可能影響。然而最近幾年來出現(xiàn)的新證據(jù)表明，lncRNA的失調(diào)在腫瘤形成和癌癥進程中有著很重要的影響。一些lncRNA在腫瘤發(fā)生機制中作用已經(jīng)闡明，如位于HOXC上12q13.13的HOTAIR在乳腺癌中的重要影響[6]。它與PRC2結(jié)合，沉默的HOXD基因的一部分誘導H3賴氨酸27三甲基化，然后重構(gòu)乳腺上皮細胞的基因表達模式[7-8]。此外，H19、HULC、MEG3、bc200等lncRNA與多種癌癥有著關(guān)聯(lián)[9-11]。相比而言，關(guān)于潛在的人類肺腺癌發(fā)病的分子生物學機制的研究很少。

肺癌是目前全世界最常見的惡性腫瘤之一，在男性中其發(fā)病率居所有惡性腫瘤首位，也是導致男性惡性腫瘤死亡的首要原因，在女性中發(fā)病率居第4，死亡率居第2[12]。其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)約占85%[13-15]，其5年生存率不足20%[16]。目前有效的治療是全肺切除加適當?shù)幕煵呗訹17]。因而對于肺癌的治療，最重要的依舊是尋找有效的早期診斷和指導預后的標志物，為對抗癌細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移提供理論依據(jù)。一些研究對于特定的NSCLC細胞類型已經(jīng)有了不同的治療方案[18]。目前人肺癌的分類主要是基于常規(guī)的切片光鏡檢查。雖然這種方法能提供滿意的診斷精度，但仍因各種因素如樣本量大小、取樣部位不同、腫瘤異質(zhì)性、觀察者能力等，無法做到準確的亞型定位[19]。因此臨床急需一種有效的診斷性分子標志物。lncRNA作為一種參與癌癥生物學的遺傳分子，在近年來的科學研究中嶄露頭角[20]。本文即對lncRNA與非小細胞肺癌間的研究熱點進行綜述。

1 lncRNA MALAT-1與NSCLC

2003年P(guān)ing等[21]的研究發(fā)現(xiàn)在發(fā)生隨后轉(zhuǎn)移的肺腺癌組織之中有一段頻繁表達的轉(zhuǎn)錄片段，遂將期命名為肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)?；蜷L度約8.7 kb，定位在染色體11q13。可同時在多種正常組織中表達，其中在肺、胰腺組織中表達較高，在前列腺、結(jié)腸、卵巢、胎盤、脾組織中也有表達，在腎、心、肝、睪丸和腦組織中表達較低，而在胃、皮膚、骨髓和子宮組織中未見表達。

MALAT1的高度表達在肺鱗狀細胞癌與預后不良相關(guān)。在基因?qū)用嫔希琈ALAT1顯示與腫瘤相關(guān)的基因有著極強的聯(lián)系，如細胞的生長、運動、增值、信號傳導及免疫調(diào)節(jié)。有研究結(jié)果表明，MALAT1轉(zhuǎn)錄誘導細胞遷移，刺激體內(nèi)腫瘤的生長和侵襲[22]，被認為是調(diào)節(jié)磷酸化水平的剪接因子，影響SR蛋白在細胞水平的磷酸化，但其確切的作用機理尚在研究之中[23]。目前已知MALAT1可促進NSCLC細胞的生長和集落的形成，干擾MALAT1的表達后，肺腺癌的遷移能力明顯下降[22]。

Ping等[21]用Kaplan-Meier曲線和對數(shù)秩檢驗對兩組數(shù)據(jù)的分析確定，無論是肺腺癌還是鱗狀細胞癌的患者，MALAT1高表達與I期生存率有著顯著的關(guān)聯(lián)。MALAT1高表達在疾病早期預示了較差的預后。

MALAT1同時被認為是一個潛在的生物標志物。在臨床檢驗中，其具有微創(chuàng)、特異性高、堅固性等特點，但由于其相對較低的靈敏度可能并不能成為真正有臨床意義的血清診斷標志物[24]。不過，MALAT1可作為補充的生物標志物提高整個診斷性能。

2 lncRNA CCAT2與NSCLC

結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(Colon cancer-associated transcript 2, CCAT2)是Ling等[25]最近在結(jié)腸癌中發(fā)現(xiàn)的lncRNA 序列。他們發(fā)現(xiàn)CCAT2過度表達在大腸癌中促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。隨后的研究也表明了CCAT2與乳腺癌密切關(guān)聯(lián)[26]。

Mantang等[27]的研究則表明了CCAT2與NSCLC的密切關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)CCAT2的過度表達與肺腺癌的發(fā)生特異性相關(guān)。而與患者的性別、吸煙、TNM分期、腫瘤大小及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān)。CCAT2的沉默對體外肺癌細胞增殖和侵襲起抑制作用。作為肺腺癌的特異性序列，CCAT2可能促進癌細胞的侵襲。同時他們還發(fā)現(xiàn)，CCAT2可成為NSCLC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的潛在生物標志物，在各種血清標志物分析中顯示CCAT2與CEA聯(lián)合檢測可明顯提高檢測效率。由于血清標志物相對較易檢測，使得CCAT2的輔助診斷價值大大提高。

3 lncRNA ZXF1與NSCLC

UCSC數(shù)據(jù)庫的結(jié)果表明，ZXF1序列(7291 bp)定位于人類10號染色體上的90692441和90699731位點的堿基之間。Zhang等[28]的研究發(fā)現(xiàn)ZXF1表達水平在肺腺癌組織與癌旁非癌肺組織相比明顯增加，并與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤的病理分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的程度及術(shù)后生存時間相關(guān)。高水平的ZXF1表達患者預后相對較差。用siRNA抑制ZXF1后，降低了A549細胞體外的轉(zhuǎn)移和侵襲能力，而對細胞增殖無明顯影響。這反映出ZXF1主要影響A549細胞的運動能力，ZXF1表達能抑制肺腺癌A549細胞的運動能力。

此外，ZXF1屬于自然反義RNA，ZXF1的互補鏈ACTA2編碼人α-平滑肌肌動蛋白(a- smooth muscle actin，α-SMA)。α-SMA作為一種結(jié)構(gòu)蛋白在維持細胞的運動結(jié)構(gòu)和完整性中起著重要作用[29]。同時，α-SMA是轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)的下游蛋白[30]。因此研究者推測，lncRNA ZXF1可能通過調(diào)節(jié)TGF-β信號通路與ACTA2編碼α-SMA影響肺腺癌的發(fā)展過程[28]。這些結(jié)果表明，ZXF1可能參與人肺腺癌的發(fā)展，也可能成為肺癌的治療靶點。

4 lncRNA GAS6-AS1與NSCLC

GAS6(growth-arrest-specific gene6)最初被認為是在細胞生長停滯期誘導的mRNA[31]。最近的研究表明其在多種人類腫瘤發(fā)生過程中起著重要的作用。Liang等[32]分析發(fā)現(xiàn)了在GAS6下游側(cè)，位于13q34處有一段反義RNA，并命名為GAS6-AS1(GAS6 antisense RNA 1)。他們發(fā)現(xiàn)GAS6-AS1的表達水平與腫瘤的淋巴轉(zhuǎn)移呈明顯的負相關(guān)，而與腫瘤大小無關(guān)。N1期及其以上的腫瘤的GAS6-AS1的表達明顯降低，而N0期則升高。同時GAS6-AS1與TNM分期也呈負相關(guān)，并與組織學類型和組織學分級相關(guān)，而性別、年齡、煙齡則與其表達水平無關(guān)。同時GAS6-AS1表達與腫瘤的組織學分級、TNM分期一樣是生存率的獨立預測因素。GAS6-AS1的表達與GAS6的表達呈明顯的負相關(guān)，暗示GAS6-AS1可能通過影響其宿主基因而參與到NSCLC的進展中。這些結(jié)果表明，GAS6-AS1很有可能成為NSCLC的診斷、預后的診斷標志物以及治療靶點。

5 lncRNA MEG3與NSCLC

研究發(fā)現(xiàn)MEG3在NSCLC癌組織中的表達比正常組織低，并與病理分期、腫瘤大小有關(guān)[33]。此外，較低水平的MEG3表達患者預后相對較差[33]。MEG3過度表達降低NSCLC的細胞增殖，在體外可以誘導細胞凋亡，在體內(nèi)阻礙腫瘤的發(fā)生[11]。MEG3可能通過活化p53發(fā)揮抑癌基因的作用[11]。因此，MEG3可能是預后不良的一個新的標記，有望成為NSCLC治療的潛在治療靶點。

6 lncRNA UCA1與NSCLC

lncRNA UCA1(urothelial carcinoma associated 1)是從人膀胱移行細胞癌細胞系BLZ-211中分離鑒定獲得，全長為1.4kb，定位在染色體19p13.12，被認為是膀胱癌檢測和診斷的有效標志物[34-35]。UCA1在多種胚胎組織中表達。出生后心、脾和胎盤組織中的表達消失，而肺癌、結(jié)腸癌[36-37]組織中UCA1表達上調(diào)，因此檢測UCA1聯(lián)合其他肺癌診斷標志物可以提高肺癌診斷的特異性。但Tsang等[38]研究發(fā)現(xiàn)UCA1在肺癌中高表達可能誘導癌細胞發(fā)生藥物抵抗作用。

7 lncRNA BC200與NSCLC

BC200是長度為200bp的lncRNA，在神經(jīng)細胞突觸蛋白的翻譯合成過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。BC200的表達具有組織特異性，僅在神經(jīng)細胞和干細胞中表達，正常情況下在體細胞中不表達。在一些腫瘤組織細胞中BC200呈現(xiàn)高表達的狀態(tài)，如宮頸癌、食管癌、肺癌等，有增強腫瘤細胞穩(wěn)定性的現(xiàn)象[39]。因此，BC200可能能夠作為疾病進展的預測指標。

8 lncRNA H19與NSCLC

H19 是首個被發(fā)現(xiàn)具有基因印記功能的lncRNA，也是首個被發(fā)現(xiàn)與癌癥有關(guān)的lncRNA，長度為2.3 kb[40]。在肺癌中，H19主要起促進腫瘤生長的作用，干擾H19基因表達后可使肺癌細胞的集落形成能力和獨立貼壁能力下降[41]。目前在肺癌方面，此基因的研究較少。

9 小結(jié)

疾病的發(fā)生是極其復雜的過程。人們對于哺乳動物細胞內(nèi)lncRNA調(diào)控機制的認識仍存在許多不明之處，關(guān)于lncRNA及其功能、調(diào)控機制的研究僅是冰山一角。隨著越來越多的研究，也許會發(fā)現(xiàn)更多的與腫瘤相關(guān)的lncRNA，lncRNA對腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響機制也會更加明確，對各種腫瘤的治療和診斷有著重要意義。目前，不僅僅在肺癌中，在乳腺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、肝癌和前列腺癌等腫瘤中， 國內(nèi)外學者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多與腫瘤密切相關(guān)的 lncRNA。lncRNA要成為腫瘤標志物目前還需要繼續(xù)努力解決一系列問題，如(1)雖然大量與人類癌癥相關(guān)的lncRNA先后被發(fā)現(xiàn)，但是具有組織器官特異性的lncRNA非常少，許多l(xiāng)ncRNA可在多種類型的腫瘤中異常表達。(2)血漿中水平異常變化的lncRNA是腫瘤發(fā)生的結(jié)果還是原因等。解決這些問題將會給腫瘤的治療帶來新的變革，給腫瘤患者帶來福音，也是我們今后研究的方向。

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210029 江蘇 南京，南京醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院(張 磊)；210029 江蘇 南京， 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院 乳腺外科(肇 毅)

張 磊，男，在讀本科生，專業(yè)：臨床醫(yī)學，E-mail: zldyxzl@sina.com

肇 毅，男，副主任醫(yī)師，副教授，碩士生導師，研究方向：腫瘤的分子生物學，E-mail: doctorzhaoyi@sina.cn

10.3969/j.issn.1674-4136.2015.03.015

1674-4136(2015)03-0192-04

2014-12-18][本文編輯：李 慶]