lncRNA-CCAT1與消化道腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

李景林，鄭汪洋，李鑫恒，李正龍，王志東，崔云甫，姜興明

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 膽胰外科， 黑龍江 哈爾濱 150001)

隨著全基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄過(guò)程中“噪音”的長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)日益受到關(guān)注[1]。lncRNA是一類長(zhǎng)度大于200 nt、無(wú)編碼蛋白質(zhì)功能的RNA分子，主要在表觀遺傳學(xué)水平、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后多個(gè)水平通過(guò)調(diào)控染色質(zhì)修飾、基因印記、蛋白質(zhì)折疊及RNA的可變剪切等多種分子機(jī)制來(lái)調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等，從而影響機(jī)體代謝及疾病進(jìn)展[2- 4]。定位于人類染色體組8q24.21的結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(colon cancer associated transcript 1, CCAT1)長(zhǎng)度為2 628 nt，其與基因突變熱點(diǎn)區(qū)域著名的轉(zhuǎn)錄因子c-Myc毗鄰，已證實(shí)CCAT1在結(jié)腸癌組織中持續(xù)高表達(dá)并具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和侵襲轉(zhuǎn)移等作用[5]。CCAT1在其他消化道腫瘤乃至肺癌和卵巢癌等組織中也存在異常高表達(dá)[6]。本文簡(jiǎn)要綜述lncRNA-CCAT1的研究現(xiàn)狀。

1 CCAT1與結(jié)直腸癌

結(jié)腸癌組織中CCAT1的表達(dá)水平是正常結(jié)腸黏膜組織的235倍，并且在結(jié)腸腺瘤性息肉、癌旁組織、淋巴結(jié)和肝臟轉(zhuǎn)移灶、外周血液循環(huán)中亦高表達(dá)；異常高表達(dá)的CCAT1促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，并發(fā)現(xiàn)在組織病理分期N0的淋巴結(jié)中亦存在CCAT1高表達(dá)，這可能與臨床上淋巴結(jié)分期技術(shù)還無(wú)法檢測(cè)出的淋巴結(jié)微轉(zhuǎn)移有關(guān)，提示CCAT1有助于精確的結(jié)腸癌淋巴結(jié)分期[5]。異常高表達(dá)的CCAT1與腫瘤分期、局部浸潤(rùn)深度、血管侵犯及CA199水平密切相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者外周血中異常表達(dá)的13個(gè)lncRNA中CCAT1檢測(cè)具有最高的敏感性(75.7%)和特異性(85.3%)；此外，外周血中CCAT1聯(lián)合HOX基因反義轉(zhuǎn)錄RNA (HOX gene transcript antisense RNA, HOTAIR)檢測(cè)結(jié)直腸癌比單一lncRNA定量更敏感，尤其適用于早期的結(jié)直腸癌患者[7]，提示可以聯(lián)合多種外周血中異常表達(dá)的lncRNA來(lái)提高檢測(cè)的敏感性與特異性。目前已應(yīng)用CCAT1特定肽核酸分子信標(biāo)(TO-PNA-MB)作為結(jié)直腸癌的診斷工具[8]。然而這些研究仍需要大樣本臨床數(shù)據(jù)的進(jìn)一步驗(yàn)證。

異常高表達(dá)的CCAT1可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖與侵襲轉(zhuǎn)移。抑制CCAT1的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞大部分停滯于G1期，并且證實(shí)CCAT1可抑制G1期阻滯的重要調(diào)控分子-細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子1A(CDKN1A) mRNA的表達(dá)，提示CCAT1可能是通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期來(lái)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖的[9]。CCAT1的表達(dá)上調(diào)與其基因啟動(dòng)子區(qū)域的E-box元件直接結(jié)合c-Myc有關(guān)，一旦E-box元件發(fā)生突變，c-Myc將不能促進(jìn)CCAT1的表達(dá)[10]。在結(jié)腸癌組織發(fā)現(xiàn)了與CCAT1基因存在部分重疊的另一種lncRNA-CCAT1-L，抑制CCAT1-L的表達(dá)后CCAT1表達(dá)亦下調(diào)[11]，提示CCAT1可能源自于CCAT1-L。lncRNA的異常表達(dá)與DNA甲基化及組蛋白修飾等表觀遺傳調(diào)控密切相關(guān)，CCAT1的異常表達(dá)是否與之有關(guān)仍需進(jìn)一步研究證實(shí)[12]。

2 CCAT1與胃癌

有報(bào)道在胃癌組織中同樣存在著異常高表達(dá)的CCAT1，其與腫瘤生長(zhǎng)、淋巴結(jié)侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[13]。癌旁組織中CCAT1的表達(dá)高于正常胃組織，復(fù)發(fā)胃癌組織中CCAT1呈現(xiàn)最高的表達(dá)水平[14]，提示CCAT1可能成為有效的胃癌預(yù)后監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

CCAT1的促癌作用是通過(guò)促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的[13- 15]。沉默CCAT1可使G0/G1期阻滯相關(guān)蛋白(p16, p21, p27)和促凋亡因子(caspase- 3等)表達(dá)增高，同時(shí)，可以使在細(xì)胞增殖、分化及凋亡等細(xì)胞過(guò)程中發(fā)揮重要作用的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶/絲裂原活化蛋白激酶(ERK/MAPK)信號(hào)通路失活[15]，提示CCAT1在細(xì)胞周期調(diào)控中扮演重要角色。對(duì)lncRNA研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其可作為內(nèi)源性“海綿”(sponge)吸附微小RNA(miRNA)而消除了后者對(duì)target-mRNA的調(diào)控作用[16- 17]。例如，作為內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)性RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)的HOTAIR可競(jìng)爭(zhēng)性吸附miR- 331- 3p，使其多種靶基因失調(diào)而導(dǎo)致胃癌的發(fā)生發(fā)展[18]。CCAT1還可以通過(guò)抑制miR- 490來(lái)調(diào)控核不均一核糖核蛋白A1(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1, hnRNPA1)的表達(dá)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，同時(shí)發(fā)現(xiàn)miR- 490具有能夠抑制CCAT1的功能，提示miRNA亦可調(diào)控lncRNA(ncRNA間的相互作用)[19]。

3 CCAT1與肝細(xì)胞癌

已證實(shí)肝細(xì)胞癌組織中CCAT1的表達(dá)水平也明顯增高，而且與腫瘤大小、血管浸潤(rùn)和甲胎蛋白水平顯著相關(guān)；CCAT1可促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖和侵襲轉(zhuǎn)移，其可作為“海綿”吸附miR-let- 7而消除其對(duì)高遷移率族蛋白A2(high mobility group protein A2, HMGA2)和c-Myc的抑制作用[20]。而let- 7家族可通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞的增殖及侵襲轉(zhuǎn)移和誘導(dǎo)其凋亡來(lái)抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展[21]。前已述及與腫瘤發(fā)生發(fā)展緊密相關(guān)的c-Myc可促進(jìn)CCAT1的表達(dá)，可見(jiàn)CCAT1與c-Myc形成了正反饋回路而互相促進(jìn)彼此表達(dá)[22]。有報(bào)道沉默CCAT1可使與上皮間質(zhì)化相關(guān)的上皮細(xì)胞鈣黏蛋白等重要分子表達(dá)失調(diào)，表明CCAT1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移的機(jī)制可能與上皮間質(zhì)化的調(diào)控密切相關(guān)；此調(diào)控機(jī)制已經(jīng)在非小細(xì)胞肺癌中得到驗(yàn)證，在肝細(xì)胞癌中是否存在同樣機(jī)制有待進(jìn)一步證實(shí)[23]。

4 CCAT1與膽囊癌

膽囊癌是消化道腫瘤中預(yù)后較差的一類，當(dāng)務(wù)之急是找到新的腫瘤標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。與癌旁組織對(duì)比，CCAT1在膽囊癌組織中表達(dá)顯著增高，并且與腫瘤大小、腫瘤分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[24]。為了探究CCAT1促進(jìn)膽囊癌細(xì)胞增殖和侵襲轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，有研究篩查了22個(gè)可與CCAT1堿基互補(bǔ)配對(duì)的miRNA，發(fā)現(xiàn)miR- 218- 5p與CCAT1的關(guān)系最密切；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)沉默CCAT1后可抑制腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，且與miR- 218- 5p抑制劑的效應(yīng)截然相反。作者提出CCAT1誘導(dǎo)的miR- 218- 5p失調(diào)是其與miR- 218- 5p結(jié)合了相同的RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex, RISC)而發(fā)生的復(fù)雜反應(yīng)，而后對(duì)下游靶基因Bmi1發(fā)揮正向調(diào)控作用而導(dǎo)致膽囊癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。目前關(guān)于膽囊癌中CCAT1的研究甚少，有待進(jìn)一步研究。

5 小結(jié)及展望

通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上萬(wàn)種lncRNA。作為現(xiàn)代遺傳學(xué)新的研究熱點(diǎn)，越來(lái)越多l(xiāng)ncRNA的功能被闡述。目前已經(jīng)在多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)了lncRNA的異常表達(dá)，其扮演著促癌調(diào)控分子或抑癌調(diào)控分子的角色。目前可以肯定的是lncRNA的異常表達(dá)參與了腫瘤細(xì)胞的增殖、去分化、侵襲轉(zhuǎn)移和抗凋亡等過(guò)程， 但具體分子機(jī)制的研究仍處于不夠具體的早期階段。

CCAT1是近幾年發(fā)現(xiàn)的一種具有促癌作用的lncRNA，在多種腫瘤尤其是消化道腫瘤中異常高表達(dá)。作為ceRNA調(diào)控下游分子及其對(duì)細(xì)胞周期和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換的調(diào)控作用已經(jīng)在腫瘤組織中得到證實(shí)(圖1)；c-Myc可促進(jìn)CCAT1基因轉(zhuǎn)錄，但具體的上下游作用機(jī)制有待深入研究。CCAT1與臨床病理特征顯著相關(guān)提示其可能具有成為一種提高早期診斷、臨床病理分期和預(yù)后判斷水平的腫瘤標(biāo)志物。隨著研究的不斷深入及調(diào)控機(jī)制的逐步明確、以lncRNA為靶點(diǎn)新型抗腫瘤藥物的研發(fā)，CCAT1極有可能成為消化系統(tǒng)腫瘤診斷與治療中的一顆新星。

圖1 消化道腫瘤中CCAT1調(diào)控作用的分子機(jī)制Fig 1 Molecular mechanism of CCAT1 in gastroin- testinal cancer

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