長鏈非編碼RNA與婦科腫瘤研究進展

王昕婧，汪希鵬

傳統(tǒng)觀點認為，在哺乳動物基因組中存在約2萬條蛋白編碼基因，這些基因散布在大量不參與轉(zhuǎn)錄的重復基因組序列間。隨著RNA探針檢測技術(shù)在哺乳動物細胞中的不斷深入應用，這一觀點已受到極大挑戰(zhàn)。大量研究顯示了哺乳動物轉(zhuǎn)錄組的復雜性，曾認為轉(zhuǎn)錄沉默的基因組區(qū)域可以形成不參與編碼蛋白但具有調(diào)節(jié)功能的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。這些非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）中包括已有廣泛研究的微小RNA（microRNA，miRNA）及長度超過200個堿基的長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）。lncRNA在其發(fā)現(xiàn)早期曾被學者認為是沒有功能的基因組轉(zhuǎn)錄過程副產(chǎn)物。目前，越來越多的研究證實lncRNA分子在哺乳動物胚胎發(fā)育及腫瘤性疾病調(diào)控等過程中起到重要作用。近年婦科惡性腫瘤發(fā)病率不斷上升，嚴重威脅女性健康，其中卵巢癌早期診斷困難，死亡率位居婦科惡性疾病首位；宮頸癌及子宮內(nèi)膜癌則均為常見的婦科惡性腫瘤，發(fā)病率及死亡率亦逐年上升[1]。了解lncRNA分子在婦科惡性腫瘤疾病中表達模式的改變及該分子在調(diào)控疾病發(fā)生、發(fā)展中的作用機制將有助于早期診斷，并為分子靶向治療提供新思路。

1 lncRNA研究現(xiàn)狀

1.1 lncRNA數(shù)據(jù)庫發(fā)展 自lncRNA被鑒定發(fā)現(xiàn)以來，已有大量的研究報道了lncRNA在調(diào)控細胞周期、基因表達水平以及細胞凋亡等生物學過程中的重要作用[2]。首個對哺乳動物基因組非編碼轉(zhuǎn)錄本進行大規(guī)模分類的研究為FANTOM項目[3]，該項目報道了在小鼠不同組織中表達的超過34000條lncRNA，其中3652條lncRNA得到了后續(xù)研究的驗證[4]。隨后的一系列研究不斷擴充了人類及小鼠的lncRNA表達目錄，其中包括RefSeq和Ensembl等目前常用的lncRNA注釋數(shù)據(jù)庫[5-6]。目前研究者已初步建立了人類、小鼠、斑馬魚、果蠅、線蟲、擬南芥、玉米以及瘧原蟲等數(shù)個物種的lncRNA表達目錄。

1.2 lncRNA的鑒定 考慮到基因的長度因素，許多l(xiāng)ncRNA轉(zhuǎn)錄片段中包含蛋白編碼RNA開放閱讀框序列，這些序列可編碼長度超過100個氨基酸的蛋白質(zhì)，這使得明確區(qū)分lncRNA與mRNA的工作變得十分困難。盡管如此，研究者仍發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了一些lncRNA分子普遍具有的特性：①lncRNA的編碼基因較蛋白的編碼基因長度更短[7]。②大多數(shù)已被鑒定注釋的lncRNA分子存在多聚腺苷酸化現(xiàn)象[8]。③從結(jié)構(gòu)角度來講，人類基因轉(zhuǎn)錄組中僅有約80條lncRNA存在環(huán)狀異構(gòu)體，而mRNA環(huán)狀異構(gòu)體為2千條左右。④lncRNA分子可以通過自身3′末端形成三鏈螺旋而維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[9]?，F(xiàn)有研究常利用上述幾點lncRNA自身分子特征對其進行鑒定。

1.3 lncRNA作用機制 目前對于lncRNA作用機制最為廣泛認可的觀點認為，lncRNA分子通過形成染色體復合物并結(jié)合特異性靶區(qū)域而調(diào)節(jié)基因表達水平[10]。Kelley等[11]研究發(fā)現(xiàn)，人類、小鼠以及斑馬魚中l(wèi)ncRNA分子比mRNA分子中包含有更多的重復元件，這些重復元件可能通過與其他RNA分子中同源重復序列堿基互補結(jié)合而起到重要調(diào)節(jié)作用。在轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor，TF）基因，尤其是與胚胎發(fā)育相關(guān)的TF基因周圍存在大量lncRNA序列，這些序列中富集了如高度保守非編碼元件（highly conserved noncoding elements，HCNEs） 等調(diào)節(jié)性元件，研究認為通過調(diào)節(jié)TF而參與調(diào)控復雜的細胞生物學行為可能是重要的lncRNA作用機制[12]。

1.4 lncRNA與腫瘤研究 在腫瘤患者血液、尿液等體液中檢測腫瘤特異性miRNA作為早期診斷指標的研究已有了大量的報道。在一些腫瘤性疾病中，lncRNA的表達也可作為標記物而起到診斷作用。如在前列腺癌中，前列腺特異性lncRNA分子DD3（PCA3）可作為高特異性診斷指標，認為其診斷特異性甚至高于血清前列腺特異性抗原（prostate specific antigen，PSA）[13]。另有研究報道，肝癌相關(guān)的lncRNA分子 HULC（highly upregulated in liver cancer）可作為肝細胞癌患者外周血漿中的腫瘤標記物[14]。而lncRNA在腫瘤性疾病中的具體調(diào)節(jié)機制及作為治療新靶點的研究尚在起步階段。

2 lncRNA與婦科惡性腫瘤

2.1 lncRNA與卵巢癌

2.1.1 卵巢癌中l(wèi)ncRNA分子表達變化 Tanos等[15]首次發(fā)現(xiàn)lncRNA分子H19在漿液性卵巢癌中高表達而在正常卵巢組織中低表達。此后，在卵巢癌的相關(guān)研究中，lncRNA分子表達模式變化陸續(xù)有了許多報道。Liu等[16]利用芯片技術(shù)在卵巢癌細胞系中進行了lncRNA分子表達模式研究，發(fā)現(xiàn)具有高侵襲能力的細胞系SKOV3.ip1與對照組細胞系SKOV3相比，前者有583條lncRNA分子表達上調(diào)而578條lncRNA分子表達下調(diào)，其中7條差異表達的lncRNA分子（MALAT1，H19，UCA1，CCAT1，LOC645249，LOC100128881，LOC100292680）得到驗證。

2.1.2 卵巢癌中l(wèi)ncRNA分子作用機制 雌二醇（E2）在卵巢癌進展中的作用早有報道，而最近有研究顯示，E2可以通過靶向調(diào)節(jié)下游lncRNA分子而影響疾病進程[17]。研究者利用芯片技術(shù)比較了E2處理組SKOV3卵巢癌細胞系與對照組未經(jīng)處理的細胞系中l(wèi)ncRNA分子的表達水平，結(jié)果顯示115條lncRNA在2組細胞中出現(xiàn)了表達差異；其中l(wèi)ncRNA分子 TC0100223、TC0101686以及 TC0101441在雌激素受體（ER）陽性的卵巢癌組織中也發(fā)生了異常表達，并顯示出與某些惡性腫瘤表型如高級別國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（FIGO）分期及高級別組織學分期等特性的相關(guān)性；多因素分析則表明TC0101441分子是患者生存預后的一項獨立預測指標。深入研究相關(guān)lncRNA分子將為進一步解釋E2在卵巢癌發(fā)展過程中的機制提供研究方向并可能為基于lncRNA分子的臨床治療提出新思路。

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）在多種腫瘤性疾病的發(fā)生發(fā)展中起到了重要的作用，Qiu等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在卵巢癌中 lncRNA分子HOX轉(zhuǎn)錄反義 RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）促進腫瘤轉(zhuǎn)移的過程正是由EMT所介導。該研究首先發(fā)現(xiàn)在卵巢癌組織中HOTAIR高表達，且HOTAIR的升高水平與疾病FIGO分期、組織學分期呈正相關(guān)，而與疾病總生存期及疾病無進展生存期呈負相關(guān)；體外實驗中，降低HOTAIR在3種不同的高轉(zhuǎn)移卵巢癌細胞系（SKOV3.ip1、HO8910-PM以及HEY-A8）中的表達則顯著抑制了細胞系的遷移和侵襲能力；隨后在體內(nèi)實驗中，研究者發(fā)現(xiàn)HOTAIR分子促進腫瘤轉(zhuǎn)移的能力是通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）及EMT相關(guān)基因而實現(xiàn)的。

甲基化修飾是腫瘤性疾病進展中的重要環(huán)節(jié)，Gloss等[19]在多種卵巢癌細胞系、正常卵巢樣本和卵巢癌組織樣本中利用全基因組甲基化DNA免疫共沉淀的方法檢測了lncRNA分子ZNF300P1的甲基化水平，發(fā)現(xiàn)ZNF300P1甲基化發(fā)生在多個卵巢癌細胞系中，ZNF300P1缺失則降低了細胞增殖及克隆形成能力；離體腹膜黏附試驗顯示ZNF300P1分子在卵巢癌細胞向腹膜表面附著中的作用，提示該lncRNA分子可能通過影響細胞黏附而對腫瘤腹腔轉(zhuǎn)移產(chǎn)生影響。因此，lncRNA分子可以通過影響多個重要通路或關(guān)鍵分子而在卵巢癌進展和轉(zhuǎn)移起到重要作用，更多具體的作用機制仍需深入研究。

人類卵巢癌特異性轉(zhuǎn)錄本（human ovarian cancer-specific transcripts，HOSTs） 家族成員之一的HOST2，由于缺乏明顯開放閱讀框而被劃分為lncRNA分子，早期研究發(fā)現(xiàn)該分子在正常卵巢細胞及非卵巢來源的腫瘤中表達極低而在卵巢癌來源的細胞系及原發(fā)卵巢惡性腫瘤中卻有較高表達。研究同時發(fā)現(xiàn)，與體外培養(yǎng)的正常卵巢上皮細胞相比，在4種不同組織類型的卵巢癌組織樣本中，該lncRNA分子均有較高水平的表達[20]。2015年Gao等[21]針對HOST2在卵巢癌中具體的調(diào)節(jié)分子機制進行了研究，研究者首先通過生物信息學分析發(fā)現(xiàn)HOST2分子中包含有miRNA分子miR-let-7b的結(jié)合位點。miR-let-7b分子具有明確的抑癌作用，而HOST2通過發(fā)揮其分子海綿的作用與miR-let-7b結(jié)合后抑制了后者的功能，進而HOST2在卵巢癌中表現(xiàn)出促進腫瘤細胞增殖、遷移及侵襲的作用。

綜上，lncRNA在卵巢癌調(diào)節(jié)中涉及的分子機制十分復雜。lncRNA分子表達水平差異及其自身甲基化修飾水平可以直接影響腫瘤細胞的生物學特性。同時lncRNA也受到關(guān)鍵分子的調(diào)控并可通過下游靶基因調(diào)節(jié)EMT等重要的促腫瘤通路。

2.2 lncRNA與宮頸癌 有研究在111例宮頸癌及40例正常宮頸組織中利用聚合酶鏈反應（PCR）技術(shù)檢測了HOTAIR分子的表達水平并與臨床預后進行了相關(guān)性分析，結(jié)果顯示HOTAIR在宮頸癌中的表達明顯升高且與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)；多因素分析則顯示HOTAIR的高表達是宮頸癌復發(fā)的重要預測因素。HOTAIR基因敲除可以降低宮頸癌細胞系的增殖、遷移及侵襲能力。研究認為，HOTAIR分子促進宮頸癌侵襲性是通過對靶向基因如血管內(nèi)皮生長因子及EMT相關(guān)基因的調(diào)控而實現(xiàn)的[22]。Sun等[23]利用轉(zhuǎn)錄組芯片技術(shù)對宮頸癌組織及相應的癌旁組織的lncRNA和mRNA表達模式進行了檢測，發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，宮頸癌組織中有708條lncRNA分子表達升高而836條lncRNA分子表達下降；利用RNA免疫共沉淀技術(shù)發(fā)現(xiàn)1條特異性差異表達的lncRNA分子可以與EZH2（enhancer of zeste homolog 2）物理結(jié)合，該lncRNA-EBIC分子與EZH2之間的關(guān)聯(lián)隨即被證實是抑制E-鈣黏蛋白所必需的，E-鈣黏蛋白是影響宮頸癌轉(zhuǎn)移的重要分子；lncRNAEBIC可以通過結(jié)合EZH2并抑制E-鈣黏蛋白表達而促進宮頸癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移。因此，lncRNA分子可能成為預測宮頸癌發(fā)生、發(fā)展及預后的新靶點，在宮頸癌侵襲轉(zhuǎn)移中的具體機制也有待于進一步研究證實。

2.3 lncRNA與子宮內(nèi)膜癌 目前l(fā)ncRNA分子在子宮內(nèi)膜癌中的研究相對較少。Huang等[24]利用PCR技術(shù)檢測了lncRNA分子HOTAIR在子宮內(nèi)膜癌中的表達水平，結(jié)果顯示在子宮內(nèi)膜癌細胞系及癌組織中，HOTAIR的表達均顯著高于正常內(nèi)膜組織，HOTAIR的表達升高與子宮內(nèi)膜癌分期、肌層浸潤以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)；體內(nèi)外實驗中，利用慢病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)敲除子宮內(nèi)膜癌細胞系HEC-1A中HOTAIR分子后觀察到體外細胞的增殖及遷移侵襲能力下降且腫瘤細胞體內(nèi)生長被抑制。在人類腫瘤性疾病中，原鈣黏附蛋白 10（protocadherin10，PCDH10）通常因啟動子區(qū)域甲基化而失活。Zhao等[25]在子宮內(nèi)膜癌的研究中發(fā)現(xiàn)，PCDH10在子宮內(nèi)膜癌中的表達下調(diào)，lncRNA分子MALAT1是PCDH10作用靶點之一，在子宮內(nèi)膜癌中PCDH10通過抑制Wnt通路而影響MALAT1分子的表達；在子宮內(nèi)膜癌細胞系HEC-1B中過表達PCDH10分子或敲除MALAT1分子后均可觀察到細胞系在小鼠體內(nèi)的成瘤體積明顯下降。因此，在lncRNA分子調(diào)控子宮內(nèi)膜癌進展過程中不但可以直接影響腫瘤細胞的生存能力，而且該調(diào)節(jié)過程也受到上游分子及通路的復雜調(diào)控。

3 展望

lncRNA分子是一類特殊的基因組轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，婦科惡性腫瘤中的相關(guān)研究目前主要集中在lncRNA分子表達模式及其對腫瘤細胞功能影響的現(xiàn)象觀察階段。盡管現(xiàn)有研究已發(fā)現(xiàn)了某些lncRNA分子在婦科惡性腫瘤中可表現(xiàn)出表達水平的變化，在婦科惡性腫瘤發(fā)生早期是否存在可以作為診斷指標的lncRNA分子，其特異度與敏感度等問題仍值得進行深入研究。而針對具體調(diào)節(jié)過程中涉及分子通路的為數(shù)不多的研究已顯示出了lncRNA作用機制的復雜性。lncRNA不僅可以通過自身結(jié)構(gòu)修飾及表達水平的變化影響疾病的發(fā)生、發(fā)展，還可與關(guān)鍵蛋白分子及重要通路中相關(guān)基因相互作用而起到調(diào)控作用。lncRNA對miRNA分子的調(diào)節(jié)更為探索疾病機制及治療提供了新思路。隨著高通量檢測技術(shù)的不斷發(fā)展完善，未來針對lncRNA的研究手段將不斷豐富，lncRNA分子在婦科腫瘤早期診斷及新靶向治療領(lǐng)域中具有十分廣闊的應用前景。

[1] Siegel R，Ma J，Zou Z，et al.Cancer statistics，2014[J].CA Cancer J Clin，2014，64（1）：9-29.

[2] Pauli A，Valen E，Lin MF，et al.Systematic identification of long noncoding RNAs expressed during zebrafish embryogenesis[J].Genome Res，2012，22（3）：577-591.

[3] Okazaki Y，F(xiàn)uruno M，Kasukawa T，et al.Analysis of the mouse transcriptome based on functional annotation of 60,770 full-length cDNAs[J].Nature，2002，420（6915）：563-573.

[4] Ravasi T，Suzuki H，Pang KC，et al.Experimental validation of the regulated expression of large numbers of non-coding RNAs from the mouse genome[J].Genome Res，2006，16（1）：11-19.

[5] Derrien T，Johnson R，Bussotti G，et al.The GENCODE v7 catalog of human long noncoding RNAs：analysis of their gene structure，evolution，and expression[J].Genome Res，2012，22（9）：1775-1789.

[6] Pruitt KD，Tatusova T，Brown GR，et al.NCBI Reference Sequences（RefSeq）：current status，new features and genome annotation policy[J].Nucleic Acids Res，2012，40（Database issue）：D130-D135.

[7] Ulitsky I，Shkumatava A，Jan CH，et al.Conserved function of lincRNAs in vertebrate embryonic development despite rapid sequence evolution[J].Cell，2011，147（7）：1537-1550.

[8] Memczak S，Jens M，Elefsinioti A，et al.Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency[J].Nature，2013，495（7441）：333-338.

[9] Yin QF，Yang L，Zhang Y，et al.Long noncoding RNAs with snoRNA ends[J].Mol Cell，2012，48（2）：219-230.

[10] Wang KC，Yang YW，Liu B，et al.A long noncoding RNA maintains active chromatin to coordinate homeotic gene expression[J].Nature，2011，472（7341）：120-124.

[11] Kelley D，Rinn J.Transposable elements reveal a stem cell-specific class of long noncoding RNAs[J].Genome Biol，2012，13（11）：R107.

[12] Wamstad JA，AlexanderJM，Truty RM，etal.Dynamic and coordinated epigenetic regulation of developmental transitions in the cardiac lineage[J].Cell，2012，151（1）：206-220.

[13] Wang Y，Liu XJ，Yao XD.Function of PCA3 in prostate tissue and clinical research progress on developing a PCA3 score[J].Chin J Cancer Res，2014，26（4）：493-500.

[14] Xie H，Ma H，Zhou D.Plasma HULC as a promising novel biomarker for the detection of hepatocellular carcinoma[J].Biomed Res Int，2013，2013：136106.

[15] Tanos V，Prus D，Ayesh S，et al.Expression of the imprinted H19 oncofetal RNA in epithelial ovarian cancer[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol，1999，85（1）：7-11.

[16] Liu SP，Yang JX，Cao DY，et al.Identification of differentially expressed long non-coding RNAs in human ovarian cancer cells with different metastatic potentials[J].Cancer Biol Med，2013，10（3）：138-141.

[17] Qiu JJ，Ye LC，Ding JX，et al.Expression and clinical significance of estrogen-regulated long non-coding RNAs in estrogen receptor alpha-positive ovarian cancer progression[J].Oncol Rep，2014，31（4）：1613-1622.

[18] Qiu JJ，Lin YY，Ye LC，et al.Overexpression of long non-coding RNA HOTAIR predicts poor patient prognosis and promotes tumor metastasis in epithelial ovarian cancer[J].Gynecol Oncol，2014，134（1）：121-128.

[19] Gloss B，Moran-Jones K，Lin V，et al.ZNF300P1 encodes a lincRNA that regulates cell polarity and is epigenetically silenced in typeⅡepithelial ovarian cancer[J].Mol Cancer，2014，13：3.

[20] Rangel LB，Sherman-Baust CA，Wernyj RP，et al.Characterization of novel human ovarian cancer-specific transcripts （HOSTs）identified by serial analysis of gene expression [J].Oncogene，2003，22（46）：7225-7232.

[21] Gao Y，Meng H，Liu S，et al.LncRNA-HOST2 regulates cell biologicalbehaviors in epithelialovarian cancerthrough a mechanism involving microRNA let-7b[J].Hum Mol Genet，2015，24（3）：841-852.

[22] Kim HJ，Lee DW，Yim GW，et al.Long non-coding RNA HOTAIR is associated with human cervical cancer progression[J].Int J Oncol，2015，46（2）：521-530.

[23] Sun NX，Ye C，Zhao Q，et al.Long noncoding RNA-EBIC promotes tumor cell invasion by binding to EZH2 and repressing E-cadherin in cervical cancer[J].PLoS One，2014，9（7）：e100340.

[24] Huang J，Ke P，Guo L，et al.Lentivirus-mediated RNA interference targeting the long noncoding RNA HOTAIR inhibits proliferation and invasion of endometrial carcinoma cells in vitro and in vivo[J].Int J Gynecol Cancer，2014，24（4）：635-642.

[25] Zhao Y，Yang Y，Trovik J，et al.A novel wnt regulatory axis in endometrioid endometrial cancer[J].Cancer Res，2014，74（18）：5103-5117.