長鏈非編碼RNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用研究進展

趙家榮，晁 旭

·述 評·

長鏈非編碼RNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用研究進展

趙家榮，晁 旭

非編碼RNA是指一類不編碼蛋白質(zhì)，但在生物體生命活動中具有功能的RNA分子。非編碼RNA在發(fā)育和疾病中有眾多角色，而其中一個突出的作用是調(diào)節(jié)基因的表達。非編碼RNA按其長度可分為短鏈非編碼RNA和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。LncRNA是一類長度大于200 nt、廣泛存在于哺乳動物細胞中的一類蛋白非編碼序列。LncRNA通過劑量補償效應(yīng)、表觀遺傳調(diào)控和細胞分化調(diào)控等環(huán)節(jié)在生命活動中發(fā)揮重要作用，尤其在一些復(fù)雜疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要功能。近年來，有關(guān)lncRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用研究日益增多，已經(jīng)成為腫瘤發(fā)病機制的研究熱點。作者就lncRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的功能及作用機制進行綜述。

長鏈非編碼RNA；腫瘤

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是一類長度大于200 nt、廣泛存在于哺乳動物細胞中的一類蛋白非編碼序列。LncRNA通過劑量補償效應(yīng)、表觀遺傳調(diào)控和細胞分化調(diào)控等環(huán)節(jié)在生命活動中發(fā)揮重要作用，尤其在一些復(fù)雜疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要功能。LncRNA與許多人類疾病相關(guān)聯(lián)，尤其是癌癥，lncRNA失調(diào)已在膠質(zhì)細胞瘤、結(jié)直腸癌、肝癌、白血病等腫瘤中發(fā)現(xiàn)。通常lnc-RNA失調(diào)影響細胞的功能，如增殖、抗凋亡、誘導(dǎo)血管生成、促進轉(zhuǎn)移等[1]。近年來，有關(guān)lncRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用研究日益增多，已經(jīng)成為腫瘤發(fā)病機制的研究熱點。

1 LncRNA的功能及作用機制

隨著lncRNA研究的不斷深入，人們逐漸意識到lncRNA具有多種重要的功能，參與生物體的發(fā)育和代謝，其調(diào)控途徑包括基因印記、基因重組、染色質(zhì)修飾、細胞周期調(diào)控、轉(zhuǎn)錄、剪切、信使RNA降解和翻譯等，主要在表觀遺傳學(xué)調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控這3個層面上[2]。LncRNA主要通過4種作用方式發(fā)揮其生物學(xué)功能:①lncRNA擔(dān)任信號分子角色，當(dāng)細胞受到特定刺激后，能夠表現(xiàn)出相應(yīng)的組織特異性，并具有作為生物標(biāo)志物的潛力；②引導(dǎo)型lncRNA通過與DNA或者蛋白質(zhì)結(jié)合，可將特定的復(fù)合體引導(dǎo)到正確的染色體位置上；③lncRNA還可作為“分子誘餌”來誘導(dǎo)特定蛋白(如轉(zhuǎn)錄因子)并與之結(jié)合，該作用能使其下游的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)受到阻礙；④lncRNA可以作為蛋白質(zhì)復(fù)合物的骨架把2個表觀修飾的酶聯(lián)合在一起[3]。在癌癥中，轉(zhuǎn)錄調(diào)控正在成為lncRNA的一個突破層，這個功能包含抑制致癌基因和癌癥[4]。

2 LncRNA與腫瘤的關(guān)系

基因組的不穩(wěn)定和突變是腫瘤產(chǎn)生的一個重要標(biāo)志，遺傳和表觀遺傳的變化也會導(dǎo)致組織和器官的基因或蛋白異常表達。研究顯示，失調(diào)的lncRNA可通過多種途徑調(diào)節(jié)甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑和作為微小RNA的前體，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用[5]。LncRNA的表達存在組織特異性[6]，這將為它們作為診斷標(biāo)志物和預(yù)后標(biāo)志物提供潛在的優(yōu)勢。LncRNA的表達在多種癌癥中差異有統(tǒng)計學(xué)意義，包括肝癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、腎癌等。

2.1 肝癌 肝細胞癌是人類第五大常見惡性腫瘤，將近占據(jù)了原發(fā)性肝癌的90%。為了識別lncRNA在惡性肝細胞中被改變的表達，研究者進行l(wèi)ncRNA基于雜交的微陣列分析的表達，發(fā)現(xiàn)幾個lncRNA的表達在惡性肝細胞和正常肝細胞之間被改變[7]。Lai等[8]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA基因MALAT1在肝細胞癌細胞系9株中均高表達，其中4株表達水平為正常肝細胞的2倍以上，在52例肝細胞癌和相應(yīng)的癌旁組織中，38例肝細胞癌組織中的MALAT1表達水平明顯高于癌旁組織。另外，研究者分析10例肝細胞癌及配對癌旁組織的lncRNA的表達情況，其中5例樣本中共篩選到17個具有表達差異的lncRNA；隨后進行染色體上位置的標(biāo)注，發(fā)現(xiàn)它們大部分位于肝細胞癌染色體雜合性缺失區(qū)域或擴增區(qū)域，為進一步深入研究其表達模式及功能奠定了基礎(chǔ)，也為肝癌肝移植術(shù)后預(yù)防復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移提供新思路和新方法[9]。人類芯片檢測發(fā)現(xiàn)659個lncRNA在肝細胞癌組織和癌旁非腫瘤肝組織之間存在表達水平差異，從中選擇5個lncRNA[TCONS-00018278、AK093543、 D16366、ENST00000501583、NR-002819(MALAT1)]進行定量驗證發(fā)現(xiàn)，與癌旁非腫瘤肝組織相比，其中TCONS-00018278、AK093543、D16366、ENST00000501583在肝細胞癌組織中的表達水平顯著下調(diào)，而NR-002829(MALAT1)在2種組織中的表達水平差異則無統(tǒng)計學(xué)意義[10]。另外，lncRNA URHC在肝癌細胞及肝癌組織中均高表達，且URHC的表達與肝癌患者的病理特征相關(guān)。下調(diào)URHC表達可以抑制肝癌細胞增殖并促進凋亡，但對肝癌細胞侵襲及遷移無明顯影響，提示URHC可能主要通過促進腫瘤的惡性生長發(fā)揮作用。其機制是URHC通過負調(diào)控靶基因ZAK表達，并使下游ERK/MAPK通路失活進而促進肝癌細胞增殖及抑制凋亡。因此，肝癌中可能存在URHC-ZAK-ERK/MAPK的調(diào)控機制，通過影響細胞增殖與凋亡促進肝癌的發(fā)生、發(fā)展[11]。LncRNA干擾肝癌細胞的節(jié)律導(dǎo)致肝癌發(fā)生[12]。此外，同樣發(fā)現(xiàn)lncRNA顯著上調(diào)肝癌細胞使HBx蛋白通過抑制p18蛋白促進肝癌細胞增殖[13]。

2.2 肺癌 肺癌目前是全球范圍內(nèi)發(fā)病率及病死率最高的惡性腫瘤。LncRNA與肺腺癌的發(fā)生密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，母系表達基因3(maternally expressed gene 3，MEG3)可以代表順鉑不良反應(yīng)的一個新標(biāo)志，并可能成為肺腺癌化療潛在的治療靶點[14]。在分析芯片表達譜結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取在肺腺癌腫瘤組織樣本和癌旁正常肺組織樣本中有明顯差異性表達的lncRNA，在37例肺腺癌患者的腫瘤組織樣本和癌旁正常肺組織樣本中檢測它們的表達，并結(jié)合臨床資料進行相關(guān)性分析；結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與癌旁正常肺組織樣本相比，肺腺癌組織樣本中l(wèi)ncRNA uc001kfo的表達明顯升高，并與肺腺癌、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及分期表現(xiàn)出較為明顯的相關(guān)性[15]。通過實驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)生轉(zhuǎn)移的小細胞肺癌組織lncRNA表達譜發(fā)生顯著變化，提示差異性表達的lncRNA參與了小細胞肺癌侵襲和轉(zhuǎn)移的惡性表型[16]。

2.3 胃癌 胃癌目前是全球發(fā)病率第5位的惡性腫瘤，排在乳腺癌、宮頸癌、結(jié)直腸癌和肺癌之后，在腫瘤致死率中居第3位。但對于胃癌中l(wèi)ncRNA的機制研究只是處于起步階段。研究胃癌中差異表達的lncRNA，共檢測出約4 500個差異基因，并在32例配對的胃癌患者組織樣本中進行實時定量檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)UCA1在胃癌腫瘤組織中高表達[17]。另外，通過探討lncRNA MEG3在胃癌組織及細胞系中的表達水平，以及通過表達MEG3對胃癌細胞增殖能力的影響；結(jié)果顯示胃癌組織及細胞中MEG3的表達下調(diào)，并可通過抑制p53蛋白的激活從而促進胃癌細胞增殖，影響胃癌的發(fā)生和發(fā)展[18]。

2.4 乳腺癌 LncRNA在表達水平上的差異或在某些癌癥類型特異性的表達，可作為臨床腫瘤診斷標(biāo)志物，如同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA(homeobox gene transcript antisense RNA，HOTAIR)可作為乳腺癌高度特異性的標(biāo)志物。HOTAIR是一個長度為2.22 kb的lncRNA，定位在哺乳動物12q13.13上的基因HOXC位點，不編碼任何蛋白質(zhì)。HOTAIR在乳腺癌組織中的表達水平較癌旁正常組織明顯升高(P＜0.001)，可能起到增強癌細胞的侵襲力，促進乳腺癌發(fā)展的作用，HOTAIR與HOXD10兩者在乳腺癌及癌旁正常組織中的表達均未呈現(xiàn)相關(guān)性，可能在人體中建立了新的調(diào)控關(guān)系從而發(fā)揮作用，并且在原發(fā)性乳腺癌中表達明顯升高，且與孕激素受體及Ki67蛋白的表達呈正相關(guān)[19]。LncRNA在中醫(yī)方面的研究也有了進展，lncRNA參與了乳腺癌肝郁證的發(fā)生、發(fā)展，其可能的機制是參與機體免疫調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)乳腺癌篩查方式相比，外周循環(huán)血lnc-RNA RP11-445H22.4具有診斷上的優(yōu)勢，有作為乳腺癌肝郁證患者早期診斷的生物標(biāo)志物的潛力。因此，研究lncRNA與乳腺癌肝郁證的關(guān)系不僅有助于中醫(yī)證型分析應(yīng)用，也有助于篩查乳腺癌高危人群，或能提高早期診斷率、尋找新的藥物靶標(biāo)，為臨床研究治療提供新的方案[20]。

2.5 腎癌 腎癌是泌尿系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一，其病理分型以腎透明細胞癌多見(70%～80%)。腎透明細胞癌是成人腎臟中最常見的占位性病變，約占所有腫瘤的3%，其病死率高達40%。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA與腎癌的發(fā)生、發(fā)展有著一定的相關(guān)性，可作為重要的調(diào)控分子為腎癌的研究提供了新的方向[21]。有研究檢測58例腎細胞癌患者癌組織及正常腎組織中，lncRNA重要成員MALAT-1與其上游轉(zhuǎn)錄因子Snail的各自轉(zhuǎn)錄水平，探討各自在腎細胞癌和正常腎組織中的表達關(guān)系以及MALAT-1與Snail之間的相關(guān)性；發(fā)現(xiàn)MALAT-1和Snail在腎細胞癌組織中表達水平均顯著上調(diào)，MALAT-1和Snail之間存在著正相關(guān)；Snail作為MALAT-1的上游轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，可能調(diào)控MALAT-1基因發(fā)揮促進腫瘤發(fā)生、發(fā)展，Snail基因?qū)⒊蔀槟I細胞癌診斷及靶向治療的新靶點[22]。姚煒敏[23]研究LncRNA PTENP1在人腎透明細胞癌中表達及調(diào)控，并進一步探索其功能及分子機制，結(jié)果表明PTENP1在人腎透明細胞癌中低表達并與基因甲基化有關(guān)。腎透明細胞癌中PTENP1是抑癌基因，作為競爭性內(nèi)源RNA通過競爭信使RNA-21影響抑癌基因PTENP1的表達可能是其發(fā)揮抑癌功能的分子機制[23]。

3 展望

LncRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中確實存在異常表達，并且一定程度上存在組織特異性，lncRNA對生命活動及腫瘤發(fā)生起重要調(diào)節(jié)作用。作者就lncRNA與腫瘤的關(guān)系進行綜述，相信隨著對lncRNA結(jié)構(gòu)與功能的深入研究，lncRNA靶點在腫瘤預(yù)防、診斷、治療中具有深遠的意義，lncRNA也將成為攻克癌癥的重要部分。

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The long non-coding RNA in the occurrence and development of cancer

ZHAO Jiarong1，CHAO Xu1，2
(1.College of Basic Medical Sciences，Shaanxi University of Chinese Medicine，Xianyang Shaanxi 712046，China；2.Department of Translational Medicine，the Second Hospital Affiliated Shaanxi University of Chinese Medicine，Xianyang Shaanxi 712000，China)

Non-coding RNA is a class of RNA which can not code protein，but can have multiple functions in life.Non-coding RNA acts as diverse roles in development and disease，and its prominent role is to regulate gene expression.Non-coding RNA can be divided into short chain noncoding RNA and long non-coding RNA(lncRNA)according to its length.LncRNA is a kind of RNA which can not code structural protein which widely exists in mammalian cells，and their length are more than 200 nt.LncRNA plays an important role in the process of development through the dosage compensation effect，epigenetic regulation，cell differentiation regulation and other aspects，especially it exerts critial function in some complicated diseases.Recently it is reported that the role of lncRNA is increasing during occurrence and development of cancer，and has become a hot research field in the pathogenesis of cancer.This article reviews the function and mechanism of lncRNA druing the occurrence and development of cancer.

Long non-coding RNA(lncRNA)；Cancer

R342.2

A

2095-3097(2017)03-0129-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.03.001

2017-02-15 本文編輯:徐海琴)

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃面上項目(2015JW8475)

712046陜西咸陽，陜西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院(趙家榮，晁 旭)；712000陜西咸陽，陜西中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)科(晁 旭)

晁 旭，E-mail:chaoxu5861＠qq.com