何安邦,陳浩冬,呂兆潔,陽建庚,梅紅兵
安徽醫(yī)科大學(xué)深圳市第二人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)院泌尿外科,廣東 深圳 518000
腎癌相關(guān)長(zhǎng)鏈非編碼RNA研究進(jìn)展
何安邦,陳浩冬,呂兆潔,陽建庚,梅紅兵
安徽醫(yī)科大學(xué)深圳市第二人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)院泌尿外科,廣東 深圳 518000
長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一類由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄及可變剪接而來、長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸、無蛋白編碼功能的RNA分子。眾多研究表明其在表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄等水平發(fā)揮重要的調(diào)控作用,且其異常表達(dá)與腎癌(renal cell carcinoma,RCC)的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后等明顯相關(guān)。旨在總結(jié)RCC相關(guān)lncRNA最新研究進(jìn)展,淺析lncRNA在RCC發(fā)生、發(fā)展中的潛在分子機(jī)制,為RCC的預(yù)防、早期診治及預(yù)后評(píng)估提供一種新的理論依據(jù)。
長(zhǎng)鏈非編碼RNA;RCC;靶向治療
腎癌(renal cell carcinoma,RCC)是來源于腎實(shí)質(zhì)泌尿系統(tǒng)的惡性腫瘤,占成人腎惡性腫瘤的80%~90%。調(diào)查顯示,2015年,美國RCC發(fā)病率和死亡率均高居泌尿系統(tǒng)腫瘤第2位,僅次于膀胱癌,分別占泌尿系統(tǒng)腫瘤發(fā)病和死亡總數(shù)的44.4%和45.5%[1]。由于RCC對(duì)放化療及免疫治療均不敏感,且效果差,所以目前RCC首選治療是手術(shù)切除,但術(shù)后復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移率高達(dá)40%,而晚期RCC不能行手術(shù)切除,預(yù)后差[2]。因此,為提高RCC的診治率及存活率,對(duì)RCC發(fā)病分子學(xué)機(jī)制探究、找尋早期精確診斷分子標(biāo)志物及靶向治療位點(diǎn)顯得尤為迫切。
近年來,長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)目前已成為全球分子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),起初由于lncRNA無蛋白編碼功能,被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“雜音”,不具有生物學(xué)功能;但后來研究發(fā)現(xiàn),其在多種生物過程中發(fā)揮著重要的作用,如表觀遺傳學(xué)、細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控和染色質(zhì)修飾等[3],并發(fā)現(xiàn)其在多種疾病中也扮演重要的角色,如RCC、膀胱癌和胃癌等[4],而對(duì)其進(jìn)一步研究有望發(fā)現(xiàn)新的腫瘤分子標(biāo)志物及分子靶向治療位點(diǎn),使腫瘤的早期診斷及靶向治療成為可能。因此,1ncRNA很有可能在未來腫瘤的診治中發(fā)揮重要的作用,在未來臨床應(yīng)用中擁有巨大前景。本文旨在總結(jié)lncRNA在RCC中的最新研究進(jìn)展,分析lncRNA在RCC發(fā)生、發(fā)展中的潛在分子機(jī)制。
1.1 定義及特性
通過對(duì)人類全基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn),僅有小于3%的基因編碼蛋白,而大于80%的基因不具有蛋白編碼功能[5]。這些非編碼蛋白基因轉(zhuǎn)錄形成的RNA被認(rèn)為是非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA),通常長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸稱為lncRNA,而長(zhǎng)度小于等于200個(gè)核苷酸稱為短鏈ncRNA。目前,lncRNA被認(rèn)為是由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄及可變剪接而來,但缺乏有意義開放閱讀框[3,6]。有研究發(fā)現(xiàn),lncRNA基因轉(zhuǎn)錄水平相對(duì)于蛋白編碼基因較低,且其整個(gè)序列缺乏保守性,另外其表達(dá)具有2種特異性[7]:① 組織特異性,即不同組織之間的lncRNA表達(dá)量不同;② 時(shí)空特異性,即同一組織或器官的不同生長(zhǎng)階段具有不同的lncRNA表達(dá)量。目前對(duì)于lncRNA了解尚少,其具體的定義及作用有待進(jìn)一步研究、完善。
1.2 分類
根據(jù)其在基因組上相對(duì)于蛋白編碼基因的位置,可將lncRNA分為5大類[6]:① 正義lncRNA,與同在一條基因鏈上蛋白編碼基因的轉(zhuǎn)錄方向一致;② 反義lncRNA,與同在一條基因鏈上蛋白編碼基因的轉(zhuǎn)錄方向相反;③ 雙向lncRNA,雙向轉(zhuǎn)錄;④ 基因內(nèi)lncRNA,lncRNA來自基因的內(nèi)含子區(qū)域;⑤ 基因間lncRNA,lncRNA來自于兩個(gè)蛋白編碼基因間的區(qū)域。
1.3 功能
已有研究證實(shí),lncRNA在多種生物學(xué)過程如表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、微小RNA(microRNA,miRNA)調(diào)控、細(xì)胞分化及發(fā)育中發(fā)揮重要的作用,lncRNA與人類許多疾病,尤其與衰老相關(guān)疾病密切相關(guān),如腫瘤、心血管疾病和阿爾茨海默癥等[3-4]。因此,lncRNA研究必將推動(dòng)未來精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展,并可能作為分子靶向標(biāo)志物應(yīng)用于腫瘤診治。
目前眾多研究表明,lncRNA的異常表達(dá)與許多腫瘤發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。Malouf等[8]利用新二代測(cè)序技術(shù)對(duì)475例原發(fā)RCC患者的lncRNA轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測(cè)序發(fā)現(xiàn)1 934個(gè)lncRNA及其所在位置,并發(fā)現(xiàn)許多在RCC中異常表達(dá)的lncRNA,在RCC的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后中發(fā)揮著重要的作用,為RCC分子機(jī)制、診治的研究提供一種全新的方向。
2.1 HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA,HOTAIR)
HOTAIR是一個(gè)位于染色體12q13上同源異形C基因間lncRNA,長(zhǎng)度為2 158 bp,通過剪接和多聚腺苷酸化形成的轉(zhuǎn)錄體[9]。既往大量研究顯示,表達(dá)上調(diào)的HOTAIR在許多腫瘤中發(fā)揮重要的作用,如乳腺癌、肝細(xì)胞癌、胰腺癌和結(jié)直腸癌等[10]。目前已知HOTAIR可能的作用機(jī)制是起始復(fù)合體2 (polycomb repressive complex 2,PRC2)和賴氨酸特異性脫甲基酶1(lysine-specific demethylase1,LSD1)/阻遏元件-1沉默轉(zhuǎn)錄因子輔阻遏物(corepressor of RE1 silencing transcription factor,CoREST)/阻遏元件-1沉默轉(zhuǎn)錄因子(RE1 silencing transcription factor,REST)復(fù)合體分別與其5'、3'端結(jié)構(gòu)域結(jié)合形成的復(fù)合體被靶向組裝至同源異形D(Homeobox D,HOXD)基因上,進(jìn)而協(xié)助調(diào)控組蛋白H3K27的甲基化和H3K4的脫甲基化[10]。在RCC中,Wu等[11]研究發(fā)現(xiàn),相對(duì)癌旁正常組織和正常腎細(xì)胞,RCC組織及RCC細(xì)胞系(786-O和ACHN)中的HOTAIR表達(dá)均上調(diào),并在體內(nèi)、外功能實(shí)驗(yàn)中得以證實(shí):抑制HOTAIR表達(dá)能有效減弱RCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力,并促進(jìn)其凋亡,這與之前其在其他腫瘤中的研究相一致。此外,Chiyomaru等[9]研究發(fā)現(xiàn),在RCC細(xì)胞中,HOTAIR與miRNA-141的表達(dá)呈負(fù)相關(guān),并發(fā)現(xiàn)miRNA-141具有抑制RCC細(xì)胞增殖和侵襲的能力,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),miRNA-141可以一種特異性序列與HOTAIR結(jié)合來抑制HOTAIR的表達(dá),從而降低RCC細(xì)胞增殖和侵襲的能力。既往有研究證實(shí),HOTAIR和miRNA-141均能與Ago2復(fù)合物相互作用,且與miRNA-141相互作用的Ago2復(fù)合物可裂解HO-TAIR,說明miRNA-141是通過與Ago2相互作用來特異性抑制HOTAIR表達(dá)[9]。綜上所述,HOTAIR是一種促癌lncRNA,受miRNA-141特異性負(fù)向調(diào)控,并在體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)證實(shí),抑制HOTAIR表達(dá)可降低RCC細(xì)胞的增殖及侵襲能力,故可通過調(diào)控miR-141表達(dá)水平抑制HOTAIR表達(dá)來阻礙RCC的發(fā)生、發(fā)展,這很可能為RCC靶向治療提供一個(gè)新的靶點(diǎn)。
2.2 肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(metastasis associated in lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)
MALAT1定位于染色體11q13上,因首次在非小細(xì)胞肺癌中被發(fā)現(xiàn)而得名,已被發(fā)現(xiàn)在諸多腫瘤中表達(dá)上調(diào),包括肺癌、乳腺癌、肝癌、結(jié)腸癌和前列腺癌等[12]。而Zhu等[13]通過Meta分析發(fā)現(xiàn),MALAT1高表達(dá)患者的生存期較低表達(dá)患者明顯縮短,認(rèn)為MALAT1可能作為腫瘤轉(zhuǎn)移及預(yù)后的分子標(biāo)志物用于臨床。
Zhang等[14]在RCC中研究發(fā)現(xiàn),相比于癌旁正常組織和正常腎細(xì)胞系HK-2,MALAT1在RCC組織和RCC細(xì)胞系中的表達(dá)均顯著上調(diào),且其表達(dá)的上調(diào)與腫瘤大小、腫瘤分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān),而與患者的年齡、性別、組織學(xué)分級(jí)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移無關(guān),通過Kaplan-Meier分析顯示,高表達(dá)MALAT1的腎透明細(xì)胞癌患者比低表達(dá)患者總生存時(shí)間明顯縮短;同時(shí)多變量分析表明,MALAT1的表達(dá)水平、組織學(xué)分級(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤分期均是腎透明細(xì)胞癌患者總生存率的獨(dú)立預(yù)后因素。此外,進(jìn)一步在體外細(xì)胞水平研究發(fā)現(xiàn),敲低MALAT1致使其表達(dá)下降能夠有效抑制RCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力。Hirata等[15]也有類似的發(fā)現(xiàn),并進(jìn)一步對(duì)MALAT1作用的分子機(jī)制進(jìn)行了探索,發(fā)現(xiàn)相比于癌旁組織,轉(zhuǎn)錄因子Fos mRNA在RCC組織中的表達(dá)顯著增高,且Fos mRNA和MALAT1表達(dá)上調(diào)呈顯著正相關(guān),另外熒光素酶試驗(yàn)顯示,在RCC 786-O細(xì)胞系中,F(xiàn)os可直接結(jié)合到MALAT1上,這說明在RCC中,F(xiàn)os可正向調(diào)節(jié)MALAT1的表達(dá)。此外,既往研究發(fā)現(xiàn),Zeste基因增強(qiáng)子同源物2(enhancer of zeste homolog 2,EZH2),在RCC組織中高表達(dá),并促進(jìn)RCC的遷移和進(jìn)展等,且與腫瘤轉(zhuǎn)移及預(yù)后不良相關(guān)[16-17],他們對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證并有一致結(jié)果,且通過RNA免疫沉淀反應(yīng)發(fā)現(xiàn),在RCC細(xì)胞系中,MALAT1與EZH2相互作用,且在RCC組織中,MALAT1與EZH2 mRNA呈顯著正相關(guān)。因此在RCC細(xì)胞中,MALAT1可通過EZH2來調(diào)節(jié)下游效應(yīng)器。此外,既往研究發(fā)現(xiàn),EZH2通過促進(jìn)H3K27的甲基化致使基因沉默來參與腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移過程[18]。而上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)在腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中扮演著重要的角色,同時(shí)在RCC的EMT過程中,發(fā)現(xiàn)抑癌基因鈣黏蛋白E基因(E-Cadherin gene,CDH1)的下調(diào)[19]。最近,Liu等[17]研究發(fā)現(xiàn),通過短發(fā)卡RNA(short hairpin RNA,shRNA)所致的EZH2沉默可抑制RCC細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力,同時(shí)上調(diào)了CDH1表達(dá),進(jìn)一步通過ChIP實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),H3K27me3可結(jié)合到CDH1基因啟動(dòng)子區(qū)域,并且在RCC ACHN和786-O細(xì)胞系中敲除EZH2能顯著減低CDH1基因啟動(dòng)子區(qū)域上H3K27me3的結(jié)合率。此外,Hirata等[15]研究發(fā)現(xiàn),CDH1在RCC細(xì)胞和RCC組織中的表達(dá)顯著降低,且CDH1和MALAT1 mRNA的表達(dá)呈負(fù)相關(guān);敲除MALAT1后,EZH2表達(dá)顯著降低,而CDH1表達(dá)卻顯著增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),敲低MALAT1后RCC細(xì)胞中H3K27me3的表達(dá)顯著降低。因此,推測(cè)MALAT1可能通過H3K27me3介導(dǎo)的EZH2來降低CDH1的表達(dá)。
在腫瘤細(xì)胞中,Wnt信號(hào)通路激活導(dǎo)致未磷酸化β-連環(huán)蛋白聚積在細(xì)胞質(zhì)中并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi),且與TCF/LEF作用從而在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)Wnt目標(biāo)基因,如c-Myc,而EZH2也可促進(jìn)Wnt/ β-連環(huán)蛋白(β-catenin)信號(hào)通路的超活化。Hirata等[15]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),si-MALAT1轉(zhuǎn)染后RCC細(xì)胞中的β-catenin及c-Myc表達(dá)同時(shí)顯著降低,因此猜測(cè)在RCC細(xì)胞中,MALAT1通過EZH2調(diào)節(jié)EMT和β-catenin信號(hào)通路來發(fā)揮其致癌作用。然而,在結(jié)腸癌細(xì)胞系中,通過RNA結(jié)合蛋白和免疫沉淀反應(yīng)并沒有發(fā)現(xiàn)MALAT1與β-catenin直接相互作用的證據(jù)。因此,MALAT1和β-catenin間的具體作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。綜上所述,由c-Fos激活MALAT1轉(zhuǎn)錄能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生,而沉默MALAT1的表達(dá)卻抑制了致瘤作用,并通過激活CDH1功能和下調(diào)β-catenin來抑制EMT從而弱化EZH2的作用。
既往有研究證實(shí),miR-205在RCC中發(fā)揮抑癌基因的作用,而在膀胱癌中,miR-205可與MALAT1結(jié)合并降低MALAT1的表達(dá)[20]。Hirata等[15]對(duì)此進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)相比于正常RCC細(xì)胞HK-2,MALAT1在RCC細(xì)胞系的表達(dá)增加,而miR-205在RCC細(xì)胞系的表達(dá)則顯著降低,且干擾MALAT1表達(dá)后,miR-205的表達(dá)顯著增加,然而當(dāng)過表達(dá)miR-205后,MALAT1的表達(dá)則顯著降低,這表明MALAT1和miR-205可相互負(fù)向調(diào)控。此外,既往研究證實(shí),在RCC中,miR-200s參與了EMT過程,且在RCC中miR-200s表達(dá)明顯下調(diào),而過表達(dá)miR-200s后顯著抑制RCC細(xì)胞的增殖及遷移能力,說明其在RCC中發(fā)揮抑癌基因作用[21]。另外,鋅指E盒結(jié)合同源盒蛋白2基因(zinc finger E-box-binding homeobox 2,ZEB2)編碼鋅指E盒結(jié)合同源盒蛋白2蛋白,在RCC中研究發(fā)現(xiàn),ZEB2表達(dá)上調(diào),與預(yù)后呈明顯的負(fù)相關(guān),且是miR-205靶基因之一[22-23]。最新研究發(fā)現(xiàn),在RCC中,MALAT1可吸附miR-200s作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA來促進(jìn)ZEB2的表達(dá)發(fā)揮其作用[24]。
此外,曾有研究報(bào)道,在小兒RCC中發(fā)現(xiàn)t(6; 11)(p21; q13)染色體易位,致使MALAT1與轉(zhuǎn)錄因子EB(transcription factor EB,TFEB)基因發(fā)生融合,而TFEB是一個(gè)基本螺旋亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子[25]。這說明MALAT1和TFEB基因可能與RCC發(fā)病機(jī)制有關(guān)。
2.3 生長(zhǎng)停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5(growth arrestspecific transcript 5,GAS5)
GAS5是一個(gè)位于染色體1q25.1上,并含有多個(gè)內(nèi)含子和外顯子的lncRNA,長(zhǎng)度為4 983 bp,因其在生長(zhǎng)停滯細(xì)胞中高表達(dá)被發(fā)現(xiàn)并由此命名。Qiao等[26]在RCC中研究發(fā)現(xiàn),相對(duì)于癌旁組織和正常腎細(xì)胞,RCC樣本組織和RCC細(xì)胞系A(chǔ)498中GAS5的表達(dá)水平均明顯下調(diào),并通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí),過表達(dá)GAS5能明顯抑制RCC細(xì)胞株A498的增殖、遷移和侵襲能力,并促進(jìn)凋亡。此外,在乳腺癌中,也有類似研究,Mourtada等[27]研究發(fā)現(xiàn),相對(duì)于正常乳腺細(xì)胞,乳腺癌細(xì)胞GAS5的表達(dá)明顯下調(diào),并證實(shí)過表達(dá)GAS5可獨(dú)立抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng),并促進(jìn)凋亡,所以認(rèn)為GAS5是一種腫瘤抑制基因。綜上所述,GAS5是一個(gè)抑癌lncRNA,并在多個(gè)腫瘤中證實(shí),但其在RCC中具體作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探究,這或許可為RCC靶向治療提供新的理論依據(jù)。
2.4 細(xì)胞黏附分子1-反義序列1(cell adhesion molecule 1- antisense sequence 1,CADM1-AS1)
CADM1-AS1是一個(gè)位于細(xì)胞黏附分子1(cell adhesion molecule 1,CADM1)其中一外顯子反義序列上的lncRNA。CADM1編碼的細(xì)胞黏附分子具有抑制腫瘤的能力。既往研究發(fā)現(xiàn),其在許多腫瘤中表達(dá)下調(diào),如肺癌、肝癌、乳腺癌和前列腺癌等[28]。Yao等[29]在腎透明細(xì)胞癌中研究發(fā)現(xiàn),相對(duì)于癌旁組織,癌組織中CADM1-AS1和CADM1 mRNA的表達(dá)均下調(diào),且CADM1-AS1與CADM1 mRNA的表達(dá)呈正相關(guān)。進(jìn)一步體外細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),干擾CADM1-AS1表達(dá)能促進(jìn)RCC細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移,并抑制其凋亡;此外還發(fā)現(xiàn),CADM1-AS1表達(dá)下調(diào)與腎透明細(xì)胞癌臨床進(jìn)展呈顯著負(fù)相關(guān),且相比于CADM1-AS1高表達(dá)的患者,CADM1-AS1低表達(dá)的總體生存率顯著降低。另外預(yù)后因素的多變量分析證實(shí),除腫瘤直徑、分化和采用美國癌癥聯(lián)合會(huì)(American Joint Committee on Cancer,AJCC)分期外,CADM1-AS1表達(dá)水平也是評(píng)估腎透明細(xì)胞癌預(yù)后一個(gè)重要的獨(dú)立因素。由此表明,CADM1-AS1可能在腎透明細(xì)胞癌的發(fā)展和演進(jìn)中發(fā)揮重要的作用,但具體機(jī)制尚需深入探究。
2.5 H19
H19是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)的lncRNA,定位于胰島素樣生長(zhǎng)因子2(insulin-like growth factor 2,IGF2)基因下游的200 kb范圍內(nèi),并靠近染色體11p15.5端粒區(qū),且與IGF2基因構(gòu)成一對(duì)交互印記基因,其中H19為父源印記基因,IGF2為母源印記基因,兩者同時(shí)受H19上游印記調(diào)控區(qū)調(diào)節(jié)。在人類胚胎發(fā)育期間,H19呈高水平表達(dá),而出生后除外骨骼肌及心肌有一定的表達(dá),其他大部分組織表達(dá)均受抑制[30-31]。有研究發(fā)現(xiàn),其主要生理作用是出生前在miRNA-675的調(diào)節(jié)下限制胎盤的過度生長(zhǎng)[32],而出生后具體作用不詳。而在RCC中,對(duì)H19也有相應(yīng)的研究,Pidsley等[33]對(duì)腎母細(xì)胞瘤患者H19表達(dá)水平研究發(fā)現(xiàn),H19表達(dá)明顯下調(diào),而其印記基因IGF2表達(dá)明顯上調(diào);進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),兩者表達(dá)異常是由H19/IGF2這對(duì)印記基因調(diào)控區(qū)的異常甲基化所致,且腫瘤的增殖能力明顯增強(qiáng)。因此,H19在腎母細(xì)胞瘤增殖過程中發(fā)揮重要的作用。而Wang等[34]在RCC研究中發(fā)現(xiàn),相比于癌旁正常組織和正常HK-2腎細(xì)胞系,H19在RCC組織和RCC細(xì)胞系中的表達(dá)均上調(diào),且發(fā)現(xiàn)H19的表達(dá)上調(diào)與腫瘤分期、轉(zhuǎn)移有關(guān),但與患者的年齡、性別、組織學(xué)分級(jí)及腫瘤大小無關(guān),所以認(rèn)為H19的表達(dá)水平可能是影響RCC預(yù)后的一個(gè)獨(dú)立因素,且在體外細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),下調(diào)H19表達(dá)可以抑制RCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲能力,并促進(jìn)其凋亡。
2.6 腎細(xì)胞癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(renal cell carcinoma-related transcript-l,RCCRT1)
RCCRT1位于染色體5:137801181-137805004上,在RCC中被首次發(fā)現(xiàn)并由此得名[35]。Song等[35]研究發(fā)現(xiàn),相比于癌旁正常組織,RCCRT1在RCC組織中的表達(dá)顯著上調(diào),且RCCRT1的表達(dá)上調(diào)水平與RCC患者的臨床病理特征呈正相關(guān)性,如腫瘤大小、分期、分級(jí)及轉(zhuǎn)移情況;同時(shí),預(yù)后生存曲線表明,高表達(dá)RCCRT1的RCC患者出現(xiàn)淋巴結(jié)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移可能性大,提示RCCRT1的表達(dá)水平與RCC患者預(yù)后及生存率有關(guān)。通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),干擾RCCRT1的表達(dá)后RCC ACHN和786-O細(xì)胞系的侵襲、遷移能力均顯著降低。說明RCCRT1在RCC進(jìn)展中發(fā)揮重要作用,并與預(yù)后相關(guān),可能作為預(yù)測(cè)RCC惡性程度及預(yù)后的生物標(biāo)志物,但需要大樣本、大數(shù)據(jù)來證實(shí)RCCRT1和RCC患者5年生存率之間的關(guān)系。
2.7 Sprouty同源基因4-內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄本1(Sprouty homolog 4-intronic transcript 1,SPRY4-IT1)
SPRY4-IT1位于染色體5q31.3上SPRY4基因一個(gè)內(nèi)含子區(qū)域,是一個(gè)最初在脂肪組織中發(fā)現(xiàn)并具有687 bp的未剪接的多聚腺苷酸轉(zhuǎn)錄物。SPRY4基因是絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)受體抑制劑,其作用于致癌基因RAS激活的上游,并影響活躍GTP-RAS的形成,而Ras2-MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[36]。近期研究發(fā)現(xiàn),SPRY4-IT1在多種腫瘤中異常表達(dá)并扮演著重要角色,如非小細(xì)胞肺癌和食管鱗狀上皮癌等[35,37]。Zhang等[38]研究發(fā)現(xiàn),相比于癌旁正常組織和正常腎細(xì)胞系HK-2,SPRY4-IT1在RCC組織和RCC細(xì)胞系中的表達(dá)顯著上調(diào),進(jìn)一步體外細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn),抑制SPRY4-IT1的表達(dá)能有效削弱RCC細(xì)胞的增殖、遷徙和侵襲能力,此外還發(fā)現(xiàn)SPRY4-IT1的相對(duì)表達(dá)水平與RCC的組織學(xué)分級(jí)、腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān),而與患者的年齡、性別和腫瘤大小無關(guān),表明其可能是RCC患者的獨(dú)立預(yù)后因素,并有望成為RCC精準(zhǔn)治療的潛在靶點(diǎn)。
2.8 神經(jīng)母細(xì)胞瘤相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1(neuroblastoma -associated transcript-1,NBAT-1)
NBAT-1定位于染色體6p22上,最初在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中被發(fā)現(xiàn),并被證實(shí)在其中發(fā)揮抑癌基因的作用[39]。Xue等[40]在RCC中研究發(fā)現(xiàn),相比于癌旁正常組織和正常腎細(xì)胞系HK-2,NBAT-1在RCC組織和RCC細(xì)胞系中的表達(dá)顯著降低,且體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí),干擾NBAT-1表達(dá)后,RCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲顯著增強(qiáng)。此外,NBAT-1表達(dá)下調(diào)與RCC組織學(xué)分級(jí)、腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和總體生存率呈明顯負(fù)相關(guān),并證實(shí)NBAT-1表達(dá)水平是RCC患者的獨(dú)立預(yù)后因素[40]。既往研究發(fā)現(xiàn),在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中NBAT-1通過NBAT-1/EZH2的相互作用發(fā)揮抑癌作用,這與前文MALAT1作用機(jī)制類似,而有研究證實(shí)EZH2在RCC中是一種致癌因子,且其可能通過影響血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)來發(fā)揮作用,因而EZH2可能是NBAT-1和MALAT1發(fā)揮作用的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。但在RCC中,NBAT-1發(fā)揮抑癌作用的分子機(jī)制尚不清楚,需進(jìn)一步探究。
2.9 缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)
缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)是在缺氧條件下機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的一種轉(zhuǎn)錄因子,并廣泛存在于人體及哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi),是由HIF-1α和缺氧誘導(dǎo)因子-1β(hypoxia-inducible factor-1β,HIF-lβ)兩個(gè)亞基組成的異源二聚體,其中HIF-1α是氧敏感調(diào)節(jié)亞基,在缺氧的情況下,HIF-1α可激活VEGF、葡萄糖酵解酶和促紅細(xì)胞生成素等,從而增加氧供、血供及提高機(jī)體新陳代謝能力以便快速適應(yīng)缺氧環(huán)境,并且發(fā)現(xiàn)HIF-1α在胚胎血管形成及腫瘤血管形成過程中發(fā)揮著重要作用[41]。既往研究發(fā)現(xiàn),處于缺氧環(huán)境中,相比于癌旁正常組織及良性病變,多種惡性腫瘤及癌前病變中的HIF-1α呈過度表達(dá),并已證實(shí)其在腫瘤細(xì)胞增殖及缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮重要作用[42]。Bertozzi等[43]在RCC中研究發(fā)現(xiàn),位于HIF-1α5'端和3'端天然反義lncRNA有表達(dá),并隨病理分級(jí)增加而降低,其中5'HIF-1α尤為明顯,且Thrash-Bingham等[44]研究發(fā)現(xiàn),非乳頭狀透明細(xì)胞癌中3'HIF-1α顯著高表達(dá),而乳頭狀腎透明細(xì)胞癌中則不表達(dá),兩者結(jié)果相似,所以Bertozzi等[43]認(rèn)為5'HIF-1α可能在腫瘤相關(guān)HIF-1通路中發(fā)揮一定作用,并有望成為RCC精準(zhǔn)治療的潛在藥靶。而3'HIF-1α和5'HIF-1α在RCC中發(fā)揮的具體作用有待進(jìn)一步研究。
2.10 母源性印記基因3(maternally expressed gene 3,MEG3)
MEG3定位于人類染色體14q32.3上,并與DLK1基因構(gòu)成DLK1-MEG3印記基因,長(zhǎng)度為35 kb。有研究發(fā)現(xiàn),其在許多腫瘤中發(fā)揮抑癌功能,如胃癌、結(jié)直腸癌和肺癌等[45]。對(duì)于RCC,Wang等[46]研究發(fā)現(xiàn),RCC標(biāo)本及癌細(xì)胞系(786-0、SN12)中MEG3的表達(dá)水平均顯著降低,進(jìn)一步體外細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),過表達(dá)MEG3能促進(jìn)RCC細(xì)胞凋亡,而過表達(dá)MEG3會(huì)減少B淋巴細(xì)胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,bcl-2)和胱冬酶酶原-9蛋白的表達(dá),并同時(shí)增加胱冬酶9蛋白的表達(dá),并促進(jìn)細(xì)胞色素c向細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移。此外發(fā)現(xiàn),bcl-2 mRNA表達(dá)水平隨著MEG3表達(dá)的升高而降低,所以推測(cè)MEG3可能通過激活線粒體途徑來促進(jìn)RCC細(xì)胞的凋亡,而這可能成為RCC精準(zhǔn)治療的潛在靶點(diǎn)。
RCC的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多因素、多步驟和多階段的復(fù)雜生物學(xué)過程,其機(jī)制研究已深入基因水平,而lncRNA的發(fā)現(xiàn)是基因遺傳學(xué)又一重要的補(bǔ)充,且研究發(fā)現(xiàn)lncRNA在表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平、細(xì)胞分化及發(fā)育等方面發(fā)揮著重要的作用,且與人類許多疾病相關(guān),尤其是腫瘤。然而,目前l(fā)ncRNA的研究仍處于初步階段,在RCC中的研究較少,但其在RCC中的功能較為明確,可根據(jù)功能分為2種:① 致癌lncRNA,如HOTAIR、MALAT1等;②抑癌lncRNA,如GAS5、CADM1-AS1等。但其在RCC中具體分子機(jī)制尚不清楚,而對(duì)現(xiàn)有RCC相關(guān)lncRNA總結(jié)發(fā)現(xiàn)某些lncRNA可通過調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)的關(guān)鍵基因或通路來發(fā)揮作用,這有望發(fā)現(xiàn)RCC相關(guān)的分子標(biāo)志物和靶向治療位點(diǎn),使RCC預(yù)防、早期診斷和靶向治療成為可能,故對(duì)lncRNA在RCC中作用機(jī)制研究是十分必要的,并可為RCC的精準(zhǔn)治療提供新的理論依據(jù)。
[1] SIEGEL R L, MILLER K D, JRMAL A. Cancer statistics,2015[J]. CA Cancer J Clin, 2015, 65(1): 5-29.
[2] POSADAS E M, FIGLIN R A. Systemic therapy in renal cell carcinoma: advancing paradigms[J]. Oncology (Williston Park), 2012, 26(3): 290-301.
[3] MERCER T R, DINGER M E, MATTICK J S. Long noncoding RNAs: insights into functions[J]. Nat Rev Genet,2009, 10(3): 155-159.
[4] ISIN M, DALAY N. LncRNAs and neoplasia[J]. Clin Chim Acta, 2015, 444: 280-288.
[5] CONSORTIUM E P. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome[J]. Nature, 2012,489(7414): 57-74.
[6] PONTING C P, OLIVER P L, REIK W. Evolution and functions of long noncoding RNAs[J]. Cell, 2009, 136(4): 629-641.
[7] PANDEY R R, KANDURI C. Transcriptional and posttranscriptional programming by long noncoding RNAs[J]. Prog Mol Subcell Biol, 2011, 51: 1-27.
[8] MALOUF G G, ZHANG J, YUAN Y, et al. Characterization of long non-coding RNA transcriptome in clear-cell renal cell carcinoma by next-generation deep sequencing[J]. Mol Oncol, 2015, 9(1): 32-43.
[9] CHIYOMARU T, FUKUHARA S, SAINI S, et al. Long noncoding RNA HOTAIR is targeted and regulated by miR-141 in human cancer cells[J]. J Biol Chem, 2014, 289(18): 12550-12565.
[10] CAI B, WU Z, LIAO K, et al. Long noncoding RNA HOTAIR can serve as a common molecular marker for lymph node metastasis: a meta-analysis[J]. Tumour Biol, 2014, 35(9): 8445-8450.
[11] WU Y, LIU J, ZHENG Y, et al. Suppressed expression of long non-coding RNA HOTAIR inhibits proliferation and tumourigenicity of renal carcinoma cells[J]. Tumour Biol,2014, 35(12): 11887-11894.
[12] SHI X, SUN M, LIU H, et al. Long non-coding RNAs: a new frontier in the study of human diseases[J]. Cancer Lett,2013, 339(2): 159-166.
[13] ZHU L, LIU J, MA S, et al. Long noncoding RNA MALAT-1 can predict metastasis and a poor prognosis: a meta-analysis[J]. Pathol Oncol Res, 2015, 21(4): 1259-1264.
[14] ZHANG H M, YANG F Q, Chen S J, et al. Upregulation of long non-coding RNA MALAT1 correlates with tumor progression and poor prognosis in clear cell renal cell carcinoma[J]. Tumour Biol, 2015, 36(4): 2947-2955.
[15] HIRATA H, HINODA Y, SHAHRYARI V, et al. Long noncoding RNA MALAT1 promotes aggressive renal cell carcinoma through Ezh2 and interacts with miR-205[J]. Cancer Res, 2015, 75(7): 1322-1331.
[16] WAGENER N, HOLLAND D, BULKESCHER J, et al. The enhancer of zeste homolog 2 gene contributes to cell proliferation and apoptosis resistance in renal cell carcinoma cells[J]. Int J Cancer, 2008, 123(7): 1545-1550.
[17] LIU L, XU Z, ZHONG L, et al. Enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) promotes tumour cell migration and invasion via epigenetic repression of E-cadherin in renal cell carcinoma[J]. BJU Int, 2014, 117(2):351-362.
[18] TSAI M C, MANOR O, WAN Y, et al. Long noncoding RNA as modular scaffold of histone modification complexes[J]. Science, 2010, 329(5992): 689-693.
[19] HE H, MAGI G C. Epithelial-to-mesenchymal transition in renal neoplasms[J]. Adv Anat Pathol, 2014, 21(3): 174-180.
[20] MAJID S, SAINI S, DAR A A, et al. MicroRNA-205 inhibits Src-mediated oncogenic pathways in renal cancer[J]. Cancer Res, 2011, 71(7): 2611-2621.
[21] YOSHINO H, ENOKIDA H, ITESAKO T, et al. Epithelialmesenchymal transition-related microRNA-200s regulate molecular targets and pathways in renal cell carcinoma[J]. J Hum Genet, 2013, 58(8): 508-516.
[22] FANG Y, WEI J, CAO J, et al. Protein expression of ZEB2 in renal cell carcinoma and its prognostic significance in patient survival[J]. PLoS One, 2013, 8(5): e62558.
[23] CHEN Z, TANG Z Y, HE Y, et al. miRNA-205 is a candidate tumor suppressor that targets ZEB2 in renal cell carcinoma[J]. Oncol Res Treat, 2014, 37(11): 658-664.
[24] XIAO H, TANG K, LIU P, et al. LncRNA MALAT1 functions as a competing endogenous RNA to regulate ZEB2 expression by sponging miR-200s in clear cell kidney carcinoma[J]. Oncotarget, 2015, 6(35): 38005-38015.
[25] DAVIS I J, HSI B L, ARROYO J D, et al. Cloning of an alpha-TFEB fusion in renal tumors harboring the t(6;11)(p21;q13)chromosome translocation[J]. Proc Natl Acad Sci U S A,2003, 100(10): 6051-6056.
[26] QIAO H P, GAO W S, HUO J X, et al. Long non-coding RNA GAS5 functions as a tumor suppressor in renal cell carcinoma[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2013, 14(2): 1077-1082.
[27] MOURTADA M M, PICKARD M R, HEDGE V L, et al. GAS5, a non-protein-coding RNA, controls apoptosis and is downregulated in breast cancer[J]. Oncogene, 2009, 28(2): 195-208.
[28] MURAKAMI Y. Involvement of a cell adhesion molecule,TSLC1/IGSF4, in human oncogenesis[J]. Cancer Sci, 2005,96(9): 543-552.
[29] YAO J, CHEN Y, WANG Y, et al. Decreased expression of a novel lncRNA CADM1-AS1 is associated with poor prognosis in patients with clear cell renal cell carcinomas[J]. Int J Clin Exp Pathol, 2014, 7(6): 2758-2767.
[30] KAFFER C R, SRIVASTAVA M, PARK K Y, et al. A transcriptional insulator at the imprinted H19/Igf2 locus[J]. Genes Dev, 2000, 14(15): 1908-1919.
[31] YANG F, BI J, XUE X, et al. Up-regulated long non-coding RNA H19 contributes to proliferation of gastric cancer cells[J]. FEBS J, 2012, 279(17): 3159-3165.
[32] MONNIER P, DANDOLO L. H19 gene controls placental development through a miRNA[J]. Med Sci (Paris), 2013,29(1): 19-21.
[33] PIDSLEY R, DEMPSTER E, TROAKES C, et al. Epigenetic and genetic variation at the IGF2/H19 imprinting control region on 11p15.5 is associated with cerebellum weight[J]. Epigenetics, 2012, 7(2): 155-163.
[34] WANG L, CAI Y, ZHAO X, et al. Down-regulated long non-coding RNA H19 inhibits carcinogenesis of renal cell carcinoma[J]. Neoplasma, 2015, 62(3): 412-418.
[35] SONG S, WU Z, WANG C, et al. RCCRT1 is correlated with prognosis and promotes cell migration and invasion in renal cell carcinoma[J]. Urology, 2014, 84(3): 730.
[36] KAYOH Y, KATOH M. FGF signaling inhibitor, SPRY4, is evolutionarily conserved target of WNT signaling pathway in progenitor cells[J]. Int J Mol Med, 2006, 17(3): 529-532.
[37] KHAITAN D, DINGER M E, MAZAR J, et al. The melanomaupregulated long noncoding RNA SPRY4-IT1 modulates apoptosis and invasion[J]. Cancer Res, 2011, 71(11): 3852-3862.
[38] ZHANG H M, YANG F Q, YAN Y, et al. High expression of long non-coding RNA SPRY4-IT1 predicts poor prognosis of clear cell renal cell carcinoma[J]. Int J Clin Exp Pathol,2014, 7(9): 5801-5809.
[39] PANDEY G K, MITRA S, SUBHASH S, et al. The riskassociated long noncoding RNA NBAT-1 controls neuroblastoma progression by regulating cell proliferation and neuronal differentiation[J]. Cancer Cell, 2014, 26(5): 722-737.
[40] XUE S, LI Q W, CHE J P, et al. Decreased expression of long non-coding RNA NBAT-1 is associated with poor prognosis in patients with clear cell renal cell carcinoma[J]. Int J Clin Exp Pathol, 2015, 8(4): 3765-3774.
[41] ZHONG H, MARZO A M, LAUGHNER E, et al. Overexpression of hypoxia-inducible factor 1alpha in common human cancers and their metastases[J]. Cancer Res, 1999,59(22): 5830-5835.
[42] IOANNOU M, PARASKEVA E, BAXEVANIDOU K, et al. HIF-1alpha in colorectal carcinoma: review of the literature[J]. J BUON, 2015, 20(3): 680-689.
[43] BERTOZZI D, IURLARO R, SORDET O, et al. Characterization of novel antisense HIF-1alpha transcripts in human cancers[J]. Cell Cycle, 2011, 10(18): 3189-3197.
[44] THRASH-BINGHAM C A, TARTOF K D. aHIF: a natural antisense transcript overexpressed in human renal cancer and during hypoxia[J]. J Natl Cancer Inst, 1999, 91(2): 143-151.
[45] ZHOU Y, ZHANG X, KLIBANSKI A. MEG3 noncoding RNA: a tumor suppressor[J]. J Mol Endocrinol, 2012, 48(3): R45-53.
[46] WANG M, HUANG T, LUO G, et al. Long non-coding RNA MEG3 induces renal cell carcinoma cells apoptosis by activating the mitochondrial pathway[J]. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci, 2015, 35(4): 541-545.
Research progress on long non-coding RNA in renal cell carcinoma
HE Anbang, CHEN Haodong, Lü Zhaojie, YANG Jiangeng, MEI Hongbing
(Department of Urology, Shenzhen Second People's Hospital,Clinical Medicine College of Anhui Medical University, Shenzhen 518035, Guangzhou Province, China)
Correspondence to: MEI Hongbing E-mail: hbmei68@163.com
Long non-coding RNA (lncRNA) is a class of RNA molecules, transcripted by RNA polymeraseⅡ, which consists of more than 200 nucleotides and protein-coding function. Many studies have indicated that lncRNA plays an important role in epigenetics, transcription and post-translational processing. The abnormal expression of lncRNA significantly correlates with occurence, development, and metastasis of renal cell carcinoma (RCC) and prognosis of the patients with RCC. This paper summarizes the advances in the research on lncRNA in RCC to reveal the mechanisms of the disease at the molecular level, in order to provide new methods of prevention, diagnosis,treatment and prognostic assessment of RCC.
Long non-coding RNA; Renal cell carcinoma; Targeted therapy
10.19401/j.cnki.1007-3639.2016.08.011
R737.11
A
1007-3639(2016)08-0704-08
深圳基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(JCYJ20150330102720182);深圳市衛(wèi)生計(jì)生系統(tǒng)科研項(xiàng)目(201506026,201601025)。
梅紅兵 E-mail:hbmei68@163.com
(2015-11-02
2016-01-18)