長鏈非編碼RNA在胃癌中的作用研究進(jìn)展

王 驥，楊 芬

(南京醫(yī)科大學(xué) 1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)(5+3一體化)； 2.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 生物化學(xué)與分子生物學(xué)系， 江蘇 南京 211166)

長鏈非編碼RNAs(long non-coding RNAs, lncRNAs)因其長度大于200個核苷酸、缺乏編碼蛋白能力而得名。已經(jīng)證明，lncRNAs在胃癌生物學(xué)的調(diào)節(jié)過程中起關(guān)鍵的作用，與胃癌的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)。胃癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，病因復(fù)雜，涉及幽門螺桿菌感染、炎性反應(yīng)、飲食、環(huán)境和遺傳等多種因素，其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。

1 lncRNAs概述

人類基因組DNA 約93% 被轉(zhuǎn)錄為RNA，其中僅2%的核酸序列用于編碼蛋白質(zhì)，其余98%的核酸序列均為編碼能力極低甚至無編碼功能的非編碼RNA(noncoding RNAs, ncRNAs)， 且其中絕大多數(shù)被轉(zhuǎn)錄成長度>200個核苷酸的lncRNAs[1]。這些不具有蛋白編碼潛能的基因組序列曾被認(rèn)為是基因組在進(jìn)化過程中積累的無功能的”垃圾序列“而未受到重視。近年來，隨著高通量測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的研究數(shù)據(jù)顯示，lncRNAs在表觀遺傳學(xué)調(diào)控、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等在內(nèi)的多個層面上參與機(jī)體多種生理和病理過程的調(diào)節(jié)。

在許多腫瘤中均可見lncRNAs表達(dá)的異常調(diào)節(jié)，由于缺乏敏感和特異性的生物標(biāo)志物，很多惡性腫瘤患者常常錯過早期診斷和治療的機(jī)會，lncRNAs有望成為惡性腫瘤診斷和治療的突破點。

2 與胃癌相關(guān)的lncRNAs舉例

作為高度惡性的腫瘤之一，胃癌的發(fā)生發(fā)展和lncRNAs異常表達(dá)有密切聯(lián)系。多種lncRNAs在胃癌細(xì)胞中異常表達(dá)，發(fā)揮癌基因或抑癌基因的作用。在一些臨床報告中，lncRNAs被認(rèn)為是胃癌診斷的標(biāo)志物和治療靶點，但是其特異性和準(zhǔn)確性較低。因此，lncRNAs在胃癌發(fā)生、發(fā)展、診斷、治療和預(yù)后中的作用得到了科研人員的高度重視。以下就研究較多的幾種與胃癌關(guān)系較密切的lncRNAs作一綜述。

2.1 HOTAIR在胃癌中的研究進(jìn)展

HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR)定位于染色體12q13.13，最初發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細(xì)胞中表達(dá)增高[2]。后來發(fā)現(xiàn)胃癌細(xì)胞中HOTAIR表達(dá)亦增高，它可以作為內(nèi)源競爭RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)結(jié)合miR-331-3p，調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞中人表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2, HER2)的表達(dá)，促進(jìn)胃癌惡性侵襲[3]。另有發(fā)現(xiàn)，HOTAIR可抑制miR-126的表達(dá)，促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子A(vascular endothelial growth factor A, VEGFA)和PIK3R2(phosphatidylinositol 3-kinase regulatory subunit beta)的表達(dá)，激活PI3K/AKT/MRP1信號通路，影響胃癌發(fā)生發(fā)展[4]。此外，HOTAIR還可以與多梳抑制復(fù)合物2(polycomb repressive complex 2, PRC2)結(jié)合，使組蛋白H3第27位賴氨酸甲基化，調(diào)節(jié)基因表達(dá)[5]。同時，HOTAIR還可通過結(jié)合組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶2(enhancer of zeste homolog 2, EZH2)進(jìn)而結(jié)合E-鈣黏蛋白(E-cadherin)啟動子，抑制E-鈣黏蛋白表達(dá)，影響胃癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移和預(yù)后等[6]。

除了表達(dá)上調(diào)外，在個別患者HOTAIR表達(dá)下調(diào)，可以增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的化學(xué)敏感性和減少耐藥性。機(jī)制研究表明，HOTAIR表達(dá)下調(diào)可以增加miR-34a的表達(dá)，抑制PI3K/Akt和Wnt/β-catenin兩條信號通路，降低胃癌細(xì)胞對順鉑類藥物的耐藥性[7]。

由此可見，HOTAIR是影響胃癌發(fā)生發(fā)展的重要lncRNAs，可通過作用于多種miRNAs、結(jié)合EZH2和影響胃癌細(xì)胞化學(xué)敏感性等發(fā)揮致癌作用。HOTAIR高表達(dá)可促進(jìn)胃癌發(fā)生、發(fā)展與轉(zhuǎn)移，因而HOTAIR有望成為潛在的胃癌生物標(biāo)志物。

2.2 GHET1影響胃癌細(xì)胞惡性表型及耐藥性

胃癌高表達(dá)轉(zhuǎn)錄本1(gastric carcinoma high expressed transcript 1, GHET1)定位于染色體7q36.1。GHET1在多種腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，如胃癌、膀胱癌和頭頸癌等[8]。GHET1過表達(dá)可促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖，且與胃癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和低生存率有關(guān)[9]。GHET1可與胰島素樣生長因子2 mRNA結(jié)合蛋白1(insulin-like growth factor 2 mRNA binding protein 1, IGF2BR1)結(jié)合并增強(qiáng)C-MYC mRNA與IGF2BR1間的相互作用，從而增強(qiáng)C-MYC mRNA的穩(wěn)定性并促其表達(dá)；GHET1和C-MYC的表達(dá)與胃癌惡性表型的維持關(guān)系密切，C-MYC的消耗與減少可削弱GHET1對胃癌細(xì)胞增殖的影響[10]。

此外，GHET1表達(dá)程度與胃癌細(xì)胞藥物敏感性呈負(fù)相關(guān)。沉默GHET1，順鉑耐藥胃癌細(xì)胞株的半數(shù)抑制濃度(half maximal inhibitory concentration, IC50)顯著降低，表明對順鉑類藥物的敏感性增加；過表達(dá)GHET1則結(jié)果相反，同時下調(diào)BAX表達(dá)，上調(diào)BCL-2、MDR1和MRP1的表達(dá)，減少胃癌細(xì)胞凋亡[11]。

以上研究表明，GHET1通過影響胃癌惡性表型及耐藥性而發(fā)揮促癌作用。GHET1在胃癌細(xì)胞中明顯高表達(dá)，可作為胃癌發(fā)展?jié)撛诘臉?biāo)志物以及胃癌靶向治療的分子靶標(biāo)。

2.3 DANCR與胃癌進(jìn)展的關(guān)系

抗分化非編碼RNA(differentiation antagonizing non-protein coding RNA, DANCR)定位于染色體4q12，在胃癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。通過RNA sequencing和GO分析發(fā)現(xiàn)，DANCR可通過調(diào)節(jié)相應(yīng)靶基因表達(dá)影響細(xì)胞代謝和細(xì)胞周期[12]。同時發(fā)現(xiàn)，DANCR可作為癌基因MYC家族的作用靶點，降低細(xì)胞周期抑制物P21表達(dá)，促進(jìn)胃癌發(fā)展[13]。另有研究表明，lncRNA-LET是DANCR的靶基因，DANCR可與EZH2及組蛋白去乙?；?(histone deacetylase 3, HDAC3)結(jié)合，表觀沉默lncRNA-LET，促進(jìn)胃癌轉(zhuǎn)移和侵襲[14]。同時，DANCR可被SALL4(SAL-like protein 4)激活，進(jìn)而激活β-連環(huán)素通路，發(fā)揮致癌活性，其表達(dá)與瘤體大小、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和侵襲深度相關(guān)[15]。

以上研究表明，DANCR有多種靶點(如MYC家族、EZH2和HDAC3等)和激活物(如SALL4等)，在轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳學(xué)水平以多種機(jī)制發(fā)揮致癌作用，影響胃癌發(fā)生發(fā)展，對胃癌的臨床分期有重要意義。

2.4 HULC對胃癌診斷和預(yù)后有指導(dǎo)意義

肝癌高表達(dá)轉(zhuǎn)錄本(highly up-regulated in liver cancer, HULC)定位于染色體6p24.3。最早在肝細(xì)胞癌中證實HULC表達(dá)上調(diào)，其作用機(jī)制涉及多個方面，如下調(diào)真核翻譯延伸因子1ε1(eukaryotic translation elongation factor 1 epsilon 1, EEF1E1)表達(dá)，促進(jìn)脂質(zhì)異常代謝和上調(diào)鞘氨醇激酶1(sphingosine kinase 1, SPK1)表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤血管生成等[16]。

新近研究發(fā)現(xiàn)，HULC高表達(dá)和幽門螺桿菌感染、胃癌的大小、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等有關(guān)[17]。此外，HULC異常表達(dá)可影響胃癌細(xì)胞的化學(xué)敏感性、自噬和凋亡等。HULC沉默可增強(qiáng)順鉑類藥物所致細(xì)胞凋亡和胃癌化療敏感性[18]。HULC過表達(dá)可誘導(dǎo)自噬，抑制凋亡，促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖和侵襲，HULC沉默可逆轉(zhuǎn)胃癌細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition, EMT)表型[19]。同時，胃癌細(xì)胞中HULC表達(dá)水平與臨床病理資料關(guān)系密切，可輔助判斷胃癌的惡性程度，并可有效指導(dǎo)胃癌的臨床治療[20]。

由此可見，HULC作為在胃癌細(xì)胞中高表達(dá)的致癌lncRNA，對胃癌臨床診斷與治療有指導(dǎo)意義，可成為胃癌診斷的新型標(biāo)志物，顯著提高胃癌臨床診斷的準(zhǔn)確性，也是胃癌預(yù)后很好的預(yù)測指標(biāo)之一。

2.5 MEG3作為抑癌基因影響胃癌惡性表型

母系表達(dá)基因3(maternally expressed gene 3, MEG3)定位于染色體14q32.2，在多種腫瘤細(xì)胞(如胃癌、子宮內(nèi)膜癌和乳腺癌等)中低表達(dá)[21]。MEG3高表達(dá)可使P53表達(dá)增高，P53為抑癌基因，可減少胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[22]。MEG3上調(diào)P53表達(dá)的原因是MEG3基因位點富含P53作用元件，故MEG3的表達(dá)可調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞中P53表達(dá)，影響P53信號通路。此外，MEG3低表達(dá)影響PI3K-AKT-mTOR信號通路，誘導(dǎo)自噬，促進(jìn)胃癌發(fā)展[23]。

同時發(fā)現(xiàn)，MEG3在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)水平及其作用的發(fā)揮還依賴于某些miRNA。通過52例胃癌樣本證實，MEG3與miR-148a在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)呈正相關(guān)，且當(dāng)miR-148a表達(dá)抑制時，可通過調(diào)節(jié)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1(DNA methyltransferase 1, DNMT-1)表達(dá)而使MEG3表達(dá)下調(diào)[24]。MEG3與miR-141表達(dá)亦呈正相關(guān)，且miR-141是轉(zhuǎn)錄因子E2F3的靶點，當(dāng)E2F3表達(dá)抑制時，MEG3表達(dá)增加，發(fā)揮抑癌作用[25]。

因此，MEG3是一種胃癌低表達(dá)lncRNA，通過影響P53信號通路和與多種miRNA相互作用而發(fā)揮抑癌作用。MEG3低表達(dá)是提示胃癌預(yù)后不良的重要標(biāo)志物。

3 問題與展望

胃癌在世界范圍內(nèi)具有高發(fā)病率和高病死率，是公共健康的一大威脅，其發(fā)生和發(fā)展的分子機(jī)制十分復(fù)雜，目前為止仍未研究透徹。LncRNAs作為一類新發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，對胃癌細(xì)胞生物學(xué)過程有重要影響。除以上所述的lncRNAs外，尚有很多l(xiāng)ncRNAs與胃癌發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，在胃癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)的lncRNAs有ABHD11-AS1、BANCR、CCAT1和GACAT3等，表達(dá)下調(diào)的lncRNAs有AA174084、BM742401、FENDRR和GACAT1等。LncRNAs有望成為胃癌診斷、分期和預(yù)后的重要生物標(biāo)志物，可作為胃癌診斷中的篩選工具。在lncRNAs與胃癌關(guān)系的研究中，有較多問題亟待科研人員進(jìn)一步思考和填補，如lncRNAs與miRNAs的相互作用及其效應(yīng)、lncRNAs影響胃癌細(xì)胞凋亡與自噬的機(jī)制、lncRNAs對胃癌細(xì)胞耐藥性的影響和lncRNAs與腫瘤免疫之間的關(guān)系等。雖然lncRNAs的相關(guān)研究進(jìn)入臨床診斷和治療仍有一段距離，但隨著對lncRNAs研究力度的加大和對lncRNAs作用機(jī)制認(rèn)識的深化，有望找到高度特異性且具有臨床應(yīng)用價值的lncRNAs，為胃癌的篩查、臨床診治和預(yù)后判斷開辟新的途徑，這對胃癌靶向治療方面的突破有重大意義。