長鏈非編碼RNA H19在腫瘤中作用機制的研究進展*

潘亞芳，叢輝

(南通大學附屬醫(yī)院醫(yī)學檢驗科，江蘇南通 226001)

長鏈非編碼RNA H19在腫瘤中作用機制的研究進展*

潘亞芳，叢輝

(南通大學附屬醫(yī)院醫(yī)學檢驗科，江蘇南通 226001)

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，LncRNA)是一類長度大于200個核苷酸、不具有編碼蛋白質(zhì)功能的RNA轉(zhuǎn)錄本。近年來研究發(fā)現(xiàn)LncRNA通過轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后及表觀遺傳學等調(diào)控基因表達，尤其是對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、增殖、轉(zhuǎn)移和預(yù)后等病理過程有密切的聯(lián)系。該文主要針對H19在腫瘤中作用機制研究作一綜述。

長鏈非編碼RNA;H19;作用機制

H19是一種母源性表達、父系印記的且不具有翻譯蛋白質(zhì)功能的癌胚胎基因長度為2.7×103bp，鄰近染色體11p15.5的端粒區(qū)[1]，是高度保守的集群印跡基因成員之一。它是由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄、剪接、多聚腺苷酸化、加帽后輸送至細胞質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，在人體胎盤素和一些胚胎組織中H19大量聚集，提示H19很可能在胚胎形成和生長發(fā)育過程中起至關(guān)重要的作用[2]。胎兒出生后H19表達顯著下調(diào)，但在乳腺、腎上腺和子宮組織中仍維持基礎(chǔ)表達量?，F(xiàn)有的研究資料表明，在腎母細胞瘤、胚胎橫紋肌肉瘤和伯-韋綜合征中，H19起抑癌基因作用[3]，然而在許多實體腫瘤(包括乳腺癌、肝癌、膀胱癌等)中H19是一個致癌基因[4-6]。這表明人體內(nèi)H19通過不同機制參與機體腫瘤的形成和進展，其中H19/ miR-675信號軸在多數(shù)腫瘤中存在調(diào)控關(guān)系并得到很多學者研究證實。

1 H19在腫瘤中的作用機制

1.1 H19在胃癌中的作用機制 胃癌主要根據(jù)TNM分期系統(tǒng)進行臨床分期和預(yù)后判斷，但胃癌發(fā)展和轉(zhuǎn)移機制仍不完全清楚，許多文獻表明H19參與了胃癌的發(fā)生、發(fā)展。

1.1.1 H19及其衍生物miR-675與胃癌的關(guān)系 研究證實，H19是miR-675的一個前體[7]。Gao等[8]研究發(fā)現(xiàn)H19派生的miR-675作為一個重要調(diào)節(jié)媒介，其表達水平與H19呈正相關(guān)(P<0.01)。腫瘤抑制基因矮子域轉(zhuǎn)錄因子1(runt domain transcription factor 1，RUNX1)已確證為miR-675的直接作用靶點[9]，在腫瘤發(fā)生的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，miR-675通過抑制下游腫瘤抑制基因RUNX1的表達來增強RUNX1調(diào)控Akt/mTOR信號通路的活化作用，這一過程成為胃癌發(fā)生及轉(zhuǎn)移的重要因素。此外，Hao等[10]研究也表明H19/miR-675作為致癌基因與不良預(yù)后相關(guān)，其結(jié)果顯示鈣營養(yǎng)蛋白1(calneuron 1，CALN1)是miR-675的作用靶點，而人Isthmin蛋白(ISM1)作為H19的結(jié)合蛋白，參與了H19不依賴于miR-675的另一個調(diào)節(jié)通路。在這一調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中H19通過直接上調(diào)結(jié)合蛋白ISM1以及經(jīng)miR-675間接抑制CALN1的表達而促進胃癌細胞生長、遷移和侵襲，最終導致惡性轉(zhuǎn)化。

1.1.2 H19作為miRNA海綿(miRNA sponge)發(fā)揮作用 LncRNA可作為競爭內(nèi)源性RNA參與腫瘤進程。Zhou等[11]研究顯示，H19通過競爭miR-141的結(jié)合靶點抑制其表達，從而上調(diào)miR-141的靶基因鋅指E-盒結(jié)合同源異形盒(zinc finger E-box binding homeobox 1，ZEB1)，而miR-141的上調(diào)可抑制H19的功能，表明miR-141與H19在調(diào)節(jié)胃癌細胞增殖和遷移方面起相互拮抗作用(r=-0.969,P=0.000)。

1.1.3 H19作為胃癌分子標志物的優(yōu)越性 H19參與調(diào)節(jié)多數(shù)腫瘤的細胞增殖、細胞侵襲、細胞凋亡、細胞周期和EMT等生物學過程，并有希望作為臨床診斷的標志物以及治療的新靶點，為腫瘤疾病的輔助診斷、病程的監(jiān)控、監(jiān)測預(yù)后發(fā)揮其作用。尤其在胃癌中H19作為新的生物學標志物用于臨床已得到深入的研究。Chen等[12]發(fā)現(xiàn)在胃癌患者組織和胃液中H19高表達(P<0.01)，上調(diào)的H19通過降低E-鈣黏蛋白的水平，促進EMT的發(fā)生，從而增強胃癌細胞的侵襲遷移能力。Zhou等[13]研究表明,血漿中H19不易被內(nèi)源性RNase降解，在血漿中比較穩(wěn)定，可反映胃癌組織H19水平，而且血漿中的H19相比于傳統(tǒng)腫瘤標志物對于鑒定早期胃癌具有更高的敏感性和特異性，從而得到了一條更便捷的H19檢測途徑。當然，這些初步結(jié)果仍需大量的臨床前瞻性研究來確認。

1.2 H19在肝癌中的作用機制

1.2.1 轉(zhuǎn)錄因子對H19的激活作用 黃曲霉毒素B1(aflatoxin B1，AFB1)是導致肝癌發(fā)生的最危險因子。Lv等[5]通過染色質(zhì)免疫沉淀(ChIP)技術(shù)證實了E2F1結(jié)合位點在H19的啟動子上，AFB1通過激活轉(zhuǎn)錄因子E2F1使其過表達導致H19表達水平上調(diào)，從而促進細胞生長和侵襲。

1.2.2 H19/miR-675 H19/miR-675多以協(xié)同過表達方式，并通過多種調(diào)控網(wǎng)絡(luò)參與肝細胞癌進展。Li等[14]的研究顯示，miR-675抑制異染色質(zhì)蛋白1(heterochromatin protein 1，HP1)亞型的表達，其中對HP1α的抑制增強了早期生長反應(yīng)蛋白1(early growthresponse protein1，EGR1)的表達，導致了H19的上調(diào)，從而激活丙酮酸激酶M2(pyruvate kinase M2，PKM2)。此信號通路的活化加速肝癌細胞的惡性增殖。但Lv等[15]發(fā)現(xiàn)，通過抑制H19和miR-675可激活A(yù)KT/GSK-3β/Cdc25A信號通路，最終促進了肝癌細胞的遷移和侵襲。這表明上調(diào)或抑制的H19/miR-675均參與了肝細胞癌的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。

1.2.3 H19參與外泌體介導的內(nèi)皮細胞表型 Alice等[16]認為，H19在肝癌中扮演刺激血管生成的角色。其結(jié)果顯示，CD90+肝癌細胞釋放的外泌體可引起內(nèi)皮細胞中H19過表達(P<0.01)。過表達的H19上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的生成和釋放，增強人臍靜脈內(nèi)皮細胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVEC)編排體內(nèi)管狀樣結(jié)構(gòu)的能力，促進內(nèi)皮細胞和腫瘤干細胞(cancer stem-cell，CSC)樣肝細胞之間的異型粘附，從而促進血管生成并影響腫瘤微環(huán)境。這項體外試驗證實了CD90+Huh7細胞導出的外泌體及其釋放的H19可作為降低肝癌復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移新的治療靶點。

1.3 H19在膀胱癌中的作用機制

1.3.1 H19/miR-675 H19/miR-675這一信號軸參與了膀胱癌的進程。Liu等[6]研究顯示，在膀胱癌組織和細胞系中H19異位表達，并正向調(diào)控miR-675，過表達的miR-675明顯降低腫瘤抑制基因P53及其下游效應(yīng)器P21的表達，從而抑制P53介導的細胞周期阻滯；并證實通過調(diào)節(jié)P53的另外2個參與凋亡的靶基因Bax和Bcl-2，導致Bax/Bcl-2下降(高Bax/Bcl-2可啟動細胞凋亡)。因此，上調(diào)的H19/miR-675通過調(diào)節(jié)P53抑制細胞凋亡和促進膀胱癌細胞增殖。

1.3.2 與H19正相關(guān)的調(diào)控軸 Luo等[17]研究證實在膀胱癌組織和細胞系中H19高表達(P=0.001 5)，同時分化抑制因子(ID2)表達上調(diào)，并通過細胞增殖試驗證實上調(diào)的H19可促進膀胱癌細胞的生長，表明H19通過調(diào)節(jié)ID2表達水平促進膀胱癌細胞的增殖。Li等[18]發(fā)現(xiàn)在膀胱癌中H19作為致癌基因發(fā)揮作用，并確定了H19作為YAP1(yes-associated protein 1)下游的靶基因，其表達水平與YAP1呈正相關(guān)(r2=0.432,P<0.01)，表明YAP1通過介導H19的表達，刺激膀胱癌細胞增殖和遷移；YAP1和H19單獨或同時過表達均可作為患者不良預(yù)后的指標。除此之外，Luo等[19]通過RNA免疫沉淀反應(yīng)(RNA immunoprecipitation，RIP)、下拉試驗(pulldown assay)和刪除映射試驗(deletion-mapping experiment)證實組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)可特異地結(jié)合于H19的5′末端1 062 nt區(qū)域；而且H19與EZH2結(jié)合直接地抑制E鈣黏蛋白的轉(zhuǎn)錄，或通過抑制Wnt信號通路的拮抗物，間接激活Wnt/β-catenin，降低E鈣黏蛋白表達的效果；因此，在膀胱癌中上調(diào)的H19不僅促進細胞增殖，而且通過與EZH2特異性結(jié)合以及抑制E鈣黏蛋白，促進膀胱癌轉(zhuǎn)移。

1.4 H19在乳腺癌中的作用機制

1.4.1 H19的雌激素受體依賴性 Sun等[4]發(fā)現(xiàn)在MCF-7乳腺癌細胞系中H19表達上調(diào)，且在17β-雌二醇(E2)處理后僅H19呈高表達，表明H19是刺激乳腺癌細胞生長的一個關(guān)鍵因素，其表達與雌激素和黃體酮受體具有相關(guān)性，在MCF-7細胞中，E2通過上調(diào)H19表達間接地誘導細胞生長。在針對45例乳腺癌患者的研究發(fā)現(xiàn)，ER陽性患者比陰性患者的H19表達水平高(P<0.01)，表明H19的表達具有雌激素受體依賴性，H19作為ER依賴性基因，受雌激素誘導而參與腫瘤細胞增殖。

1.4.2 H19/miR-675 作為miR-675的前體H19可形成2個成熟miRNAs，包括miR-675-5p和miR-675-3p[7]。Vennin等[20]發(fā)現(xiàn)在MDA-MB-231和MCF-7乳腺癌細胞系中H19表達與miR-675-5p水平相關(guān)，且在H19過表達的細胞系中泛素連接酶E3家族(c-Cbl和Cbl-b)表達水平明顯降低(P=0.019 6,P=0.017 8)，表明E3泛素連接酶家族是乳腺癌細胞中miR-675的靶基因。H19/miR-675通過直接靶向作用c-Cbl和Cbl-b，刺激下游Akt和ERK信號通路激活EGFR和c-Met，從而增強乳腺癌細胞的侵襲性。亦有研究發(fā)現(xiàn)，H19/miR-675通過加強生長因子的作用促進乳腺癌細胞的遷移和增殖；miR-675增強細胞增殖、遷移的能力可不依賴于H19而獨立存在[21]。以上實驗表明，H19產(chǎn)生的miR-675通過下調(diào)c-Cbl和Cbl-b促進乳腺癌形成和轉(zhuǎn)移。

1.5 H19在其他腫瘤中的作用機制 H19與其他腫瘤的相關(guān)性也有較多報道。如膽囊癌中H19作為miR-194-5p的競爭內(nèi)源性RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)，抑制其下游效應(yīng)器AKT2，調(diào)節(jié)細胞周期并促進膽囊癌細胞增殖[22]；同時，H19的過表達通過上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子TWist1促進EMT進程、增強腫瘤侵襲能力，并導致不良預(yù)后[23]。Liang等[24]發(fā)現(xiàn)H19在結(jié)直腸癌中作為miRNA海綿，抑制miR-138和miR-200a的內(nèi)源性靶標波形蛋白、ZEB1及ZEB2，從而促進上皮間質(zhì)化(EMT)。除此以外，在胰腺癌[25]、鼻咽癌[26]和甲狀腺癌[27]中均有報道H19可分別對let-7、miR-630和miR-17-5p進行抑制，增強了相應(yīng)靶基因的表達，介導EMT，促進腫瘤進程。另一方面H19可作為生長調(diào)節(jié)因子參與細胞生長， Han等[31]對結(jié)直腸癌研究證實上調(diào)的H19與真核生物翻譯起始因子4A3(eIF4A3)結(jié)合，引起cyclin D1, cyclin E1和CDK4水平升高、P21水平降低，加速了細胞周期進程、促進CRC細胞增殖。研究還發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌患者癌組織中胰島素樣生長因子2(insulin like growth factor 2，IGF2)印記缺失與H19低甲基化相關(guān)[29]，而在食管癌中，H19第6個CTCF結(jié)合位點高甲基化與IGF2的基因組印記缺失相關(guān)[30]，然而甲基化狀態(tài)和其調(diào)節(jié)機制間的關(guān)聯(lián)仍需進一步研究證實。

2 結(jié)論與展望

H19作為最早被鑒定的印跡基因之一，通過不同的調(diào)控機制如miRNA分子海綿、基因組印記、轉(zhuǎn)錄激活，轉(zhuǎn)錄干擾及EMT等參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后；此外多項試驗也顯示，H19表達水平可有效地用于癌癥篩選以及術(shù)后患者的腫瘤動態(tài)監(jiān)測，這些結(jié)果都充分證明了H19既可能作為診斷腫瘤和評價預(yù)后的一個有效生物學標志物，又可能是基因治療的一個靶點。然而，目前欠缺的是多中心合作的大樣本臨床驗證。期待不久的將來，科學工作者可以完整地揭開H19的面紗，為腫瘤患者帶來福音。

[1]Matouk I, Raveh E, Ohana P,etal. The increasing complexity of the oncofetalH19 gene locus: functional dissection and therapeutic intervention[J]. Int J Mol Sci, 2013, 14(2):4298-4316.

[2]Ariel I, de Groot N, Hochberg A. ImprintedH19 gene expression inembryogenesis and human cancer: the oncofetal connection[J]. Am J Med Genet, 2000, 91(1):46-50.

[3]Soejima H, Higashimoto K. Epigenetic and genetic alterations of the imprinting disorder Beckwith-Wiedemann syndrome and related disorders[J]. J Hum Genet, 2013, 58:402-409.

[4]Sun H, Wang G, Peng Y,etal. H19 lncRNA mediates 17β-estradiol-induced cell proliferation in MCF-7 breast cancercells[J]. Oncol Rep, 2015, 33(6):3045-3052.

[5]Lv J, Yu YQ, Li SQ,etal. Aflatoxin B1 promotes cell growth andinvasion in hepatocellular carcinoma HepG2 cells through H19 and E2F1[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2014, 15(6):2565-2570.

[6]Liu C, Chen Z, Fang J,etal. H19-derived miR-675 contributes to bladder cancer cell proliferation by regulating p53 activation[J]. Tumour Biol, 2016, 37(1):263-270.

[7]Cai X, Cullen BR. The imprinted H19 noncoding RNA is a primary microRNA precursor[J]. RNA, 2007, 13:313-316.

[8]Liu G, Xiang T, Wu QF,etal. Long noncoding RNA H19-derived miR-675 enhances proliferation and invasion via RUNX1 in gastric cancer cells[J]. Oncol Res, 2016, 23(3):99-107.

[9]Zhuang M, Gao W, Xu J,etal. The long non-coding RNA H19-derived miR-675 modulates human gastric cancer cell proliferation by targeting tumor suppressor RUNX1[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2014, 448(3):315-322.

[10]Li H, Yu B, Li J,etal. Overexpression of lncRNA H19 enhances carcinogenesis and metastasis of gastric cancer[J]. Oncotarget, 2014, 5(8):2318-2329.

[11]Zhou X, Ye F, Yin C,etal. The interaction between miR-141 and lncRNA-H19 in regulating cell proliferation and migration in gastric cancer[J]. Cell Physiol Biochem, 2015, 36(4):1440-1452.

[12]Chen JS, Wang YF, Zhang XQ,etal. H19 serves as a diagnostic biomarker and up-regulation of H19 expression contributes to poorprognosis in patients with gastric cancer[J]. Neoplasma, 2016, 63(2):223-30.

[13]Zhou X, Yin C, Dang Y,etal. Identification of the long non-codingRNA H19 in plasma as a novel biomarker for diagnosis of gastric cancer[J]. Sci Rep, 2015, 5:1516.

[14]Li H, Li J, Jia S,etal. miR675 upregulates longnoncoding RNA H19 through activating EGR1 in human liver cancer[J]. Oncotarget, 2015, 6(31):31958-1984.

[15]Lv J, Ma L, Chen XL,etal. Downregulation of LncRNA H19 and MiR-675 promotes migration and invasion of human hepatocellular carcinoma cells through AKT/GSK-3β/Cdc25A signaling pathway[J]. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci, 2014, 34(3):363-369.

[16]Conigliaro A, Costa V, Lo Dico A,etal. CD90+ liver cancercells modulate endothelial cell phenotype through the release of exosomes containing H19 lncRNA[J]. Mol Cancer, 2015, 14:155.

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

[18]Li S, Yu Z, Chen SS,etal. The YAP1 oncogene contributes to bladder cancer cell proliferation andmigration by regulating the H19 long noncoding RNA[J]. Urol Oncol, 2015, 33(10):427.e1- e10.

[19]Luo M, Li Z, Wang W,etal. Long non-coding RNA H19 increases bladder cancer metastasis by associating with EZH2 and inhibiting E-cadherin expression[J]. Cancer Lett, 2013, 333(2):213-221.

[20]Vennin C, Spruyt N, Dahmani F,etal. H19 non coding RNA-derived miR-675 enhances tumorigenesis and metastasis of breast cancer cells by downregulating c-Cbl and Cbl-b[J]. Oncotarget, 2015, 6(30):29209-29223.

[21]Kallen AN, Zhou XB, Xu J,etal. The imprinted H19 lncRNA antagonizes let-7 microRNAs[J]. Mol Cell, 2013, 52:101-112.

[22]Wang SH, Wu XC, Zhang MD,etal. Long noncoding RNA H19 contributes to gallbladder cancer cell proliferation by modulated miR-194-5ptargeting AKT2[J]. Tumour Biol,2016, 37(7):9721-9730.

[23]Wang SH, Wu XC, Zhang MD,etal. Upregulation of H19 indicates a poor prognosis in gallbladder carcinoma and promotes epithelial-mesenchymal transition[J]. Am J Cancer Res, 2015, 6(1):15-26.

[24]Liang WC, Fu WM, Wong CW,etal. The lncRNA H19 promotes epithelial to mesenchymal transitionby functioning as miRNA sponges in colorectal cancer[J]. Oncotarget, 2015, 6(26):22513-22525.

[25]Ma C, Nong K, Zhu H,etal. H19 promotes pancreaticcancer metastasis by derepressing let-7′s suppression on its targetHMGA2-mediated EMT[J]. Tumour Biol, 2014, 35(9):9163-9169.

[26]Li X, Lin Y, Yang X,etal. Long noncoding RNA H19 regulates EZH2expression by interacting with miR-630 and promotes cell invasion innasopharyngeal carcinoma[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2016, 473(4):913-919.

[27]Liu L, Yang J, Zhu X,etal. Long noncoding RNA H19 competitively binds miR-17-5p to regulate YES1 expressionin thyroid cancer[J].FEBS J, 2016, 283(12):2326-2339.

[28]Han D, Gao X, Wang M,etal. Long noncoding RNA H19 indicates a poor prognosis of colorectal cancer and promotes tumor growth by recruiting and binding to eIF4A3[J]. Oncotarget, 2016,19,7(16):22159-22173.

[29]Tian F, Tang Z, Song G,etal. Loss of imprinting of IGF2 correlates with hypomethylation of the H19 differentially methylated region inthe tumor tissue of colorectal cancer patients[J]. Mol Med Rep, 2012, 5(6):1536-1540.

[30]Gao T, He B, Pan Y,etal. H19 DMR methylation correlates to the progression of esophageal squamous cell carcinoma through IGF2 imprinting pathway[J]. Clin Transl Oncol, 2014,16(4):410-417.

(本文編輯：許曉蒙)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.03.15

江蘇省“科技興衛(wèi)工程”創(chuàng)興團隊項目(LJ201133)；江蘇省衛(wèi)生和計劃生育委員會項目(H201526)；江蘇省“六大人才高峰”基金(WS-066)；南通市社會事業(yè)科技創(chuàng)新與示范項目(HS2014059)。

潘亞芳，1992年生，女，碩士研究生，主要從事分子生物學研究。

叢輝，副主任技師，碩士研究生導師，E-mail：huicjs@163.com。

R446.5

A

2016-10-22)