長(zhǎng)鏈非編碼RNA GAPLINC與惡性腫瘤的研究進(jìn)展

楊明金 徐藝 林軒 黃立寧 孫程 李響 祿雨軒 崔云甫

作者單位：150086 哈爾濱 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院膽胰外科

癌癥是威脅人類健康及生命的主要疾病。根據(jù)全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年全球新增癌癥病例約1 810萬(wàn)例，死亡病例約960萬(wàn)例，全球癌癥負(fù)擔(dān)進(jìn)一步加重［1］，因此亟需尋找更有效的腫瘤診斷與治療策略［2-3］。胃腺癌預(yù)測(cè)長(zhǎng)基因間非編碼RNA（GAPLINC）是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種長(zhǎng)基因間非編碼RNA。研究發(fā)現(xiàn)，GAPLINC大部分存在于細(xì)胞核中，能夠誘導(dǎo)腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和染色體不穩(wěn)定，其可能通過(guò)組蛋白修飾、染色重塑及參與轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控等途徑促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展［4-5］。目前有研究表明，GAPLINC在胃癌、結(jié)直腸癌、肝癌等多種腫瘤中均明顯上調(diào)，并作為原癌基因影響腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡和侵襲轉(zhuǎn)移等過(guò)程，與腫瘤發(fā)生發(fā)展和不良預(yù)后密切相關(guān)。本文就GAPLINC在腫瘤中的作用及相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述。

1GAPLINC概述

GAPLINC最初由胡靨等在胃癌組織中發(fā)現(xiàn)，主要存在于細(xì)胞核，定位于人18號(hào)染色體18p11.31上，轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)達(dá) 924 bp［6］。長(zhǎng)鏈非編碼（long non-coding RNA，lncRNA）是一類長(zhǎng)度大于200 nt的非編碼RNA，曾被認(rèn)為是基因轉(zhuǎn)錄的噪音［7］，隨著基因技術(shù)的不斷發(fā)展，有研究發(fā)現(xiàn)lncRNA可作為基因表達(dá)的調(diào)控元件影響腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移及血管生成，在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演重要角色［8-9］。GAPLINC是近年發(fā)現(xiàn)的一種新型長(zhǎng)基因間非編碼RNA，研究發(fā)現(xiàn)其在胃癌、結(jié)直腸癌、肝細(xì)胞癌和非小細(xì)胞肺癌等腫瘤中高表達(dá)并能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲與轉(zhuǎn)移。另有研究發(fā)現(xiàn)，GAPLINC能夠誘導(dǎo)腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移及染色體不穩(wěn)定，可能通過(guò)組蛋白修飾、染色重塑及參與轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控等途徑促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展［4-5］。GAPLINC可能在轉(zhuǎn)錄水平后作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA）競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA，從而調(diào)節(jié)基因表達(dá)［10］；亦可能通過(guò)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到靶基因周圍，進(jìn)而誘導(dǎo)靶基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)［4］；或招募轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子至靶基因的啟動(dòng)子區(qū)，調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄［11］。GAPLINC發(fā)揮促癌基因作用，有望成為腫瘤潛在的早期診斷及預(yù)后預(yù)測(cè)的生物標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)。

2GAPLINC與腫瘤

2.1 GAPLINC與胃癌

胃癌是消化道常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。目前胃癌藥物治療不理想，復(fù)發(fā)率較高，因此胃癌的分子基礎(chǔ)研究尤為重要，GAPLINC在胃癌中異常表達(dá)可能為其治療提供新的思路。HU等［6］研究發(fā)現(xiàn)GAPLINC在多種胃癌相關(guān)候選非編碼基因中表達(dá)上調(diào)明顯，其高表達(dá)可競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合ceRNA中的miR-211-3p，同時(shí)降低CD44與miR-211-3p結(jié)合數(shù)量；此外GAPLINC還可充當(dāng)miR-211-3p的分子誘餌，調(diào)控下游靶分子CD44表達(dá)。CD44目前已被證實(shí)可促進(jìn)細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移以及血管形成，因此推測(cè)GAPLINC可能通過(guò)CD44途徑發(fā)揮促癌作用。LIU等［12］研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌組織中GAPLINC在缺氧條件下表達(dá)上調(diào)且較常氧條件下更明顯，其促進(jìn)腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移的能力亦更顯著。該研究還發(fā)現(xiàn)，在GAPLINC高表達(dá)的腫瘤組織中伴有HIF-1α上調(diào)；在缺氧條件下敲除HIF-1α或HIF-2α后可使GAPLINC下調(diào)，而常氧條件下無(wú)明顯改變；HIF-1α還可與GAPLINC啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合并增加啟動(dòng)子的活性，推測(cè)GAPLINC在缺氧條件下可能通過(guò)HIF-1α促進(jìn)胃癌增殖、遷移及轉(zhuǎn)移。胃癌細(xì)胞的異常增殖及細(xì)胞周期進(jìn)程的改變依賴于MAPK1，DIAO等［13］研究發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)GAPLINC的胃癌組織中伴隨MAPK1高表達(dá)，GAPLINC可能通過(guò)充當(dāng)miR-378分子誘餌，從而促進(jìn)MAPK1表達(dá)。另有部分學(xué)者檢測(cè)與腫瘤生長(zhǎng)和侵襲性相關(guān)功能蛋白，發(fā)現(xiàn)GAPLINC與miR-211結(jié)合可上調(diào)抗凋亡因子Bcl-2的表達(dá)及下調(diào)Bax表達(dá)，改變Bcl-2/Bax比值，從而促進(jìn)胃癌組織生長(zhǎng)［14］。此外，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，GAPLINC高表達(dá)的胃癌患者腫瘤浸潤(rùn)程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、血管浸潤(rùn)、肝轉(zhuǎn)移數(shù)目、肝轉(zhuǎn)移發(fā)生時(shí)間明顯較低表達(dá)患者差，提示GAPLINC可能與胃癌異時(shí)性肝轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［15-16］。綜上認(rèn)為，GAPLINC在胃癌中高表達(dá)并促進(jìn)胃癌的增殖和轉(zhuǎn)移，可能通過(guò)結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA而調(diào)控CD44、MAPK1等促癌基因過(guò)表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，有望成為胃癌早期診斷及預(yù)后預(yù)測(cè)標(biāo)志物。

2.2 GAPLINC與結(jié)直腸癌

近年來(lái)，雖然結(jié)直腸癌綜合治療取得了巨大進(jìn)步，但是死亡率仍呈上升趨勢(shì)［17］。腫瘤轉(zhuǎn)移是結(jié)直腸癌患者死亡的主要原因。有研究報(bào)道lncRNA與結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［18］，但lncRNA在結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制尚不明確。YANG等［19］通過(guò)原位雜交技術(shù)檢測(cè)GAPLINC在180對(duì)結(jié)腸癌組織及癌旁組織中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌組織中GAPLINC的表達(dá)明顯高于癌旁組織，且GAPLINC表達(dá)水平與腫瘤大小、腫瘤分期（T分期）、淋巴轉(zhuǎn)移（N分期）等密切相關(guān)；采用GAPLINC siRNA轉(zhuǎn)染結(jié)直腸癌細(xì)胞株HCT116、DLD1，結(jié)果顯示細(xì)胞增殖和侵襲能力明顯下降，敲除結(jié)直腸癌細(xì)胞株中多功能蛋白PSF（PTB-associated splicing factor）或 NONO（non-POU-domain-containing octamerbinding）則可減弱GAPLINC的細(xì)胞侵襲功能。該研究還發(fā)現(xiàn)GAPLINC可與PSF和NONO靶向結(jié)合而正向調(diào)控鋅指結(jié)合蛋白SNAI2的表達(dá)，從而促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞侵襲及轉(zhuǎn)移。LUO等［20］研究發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，GAPLINC在結(jié)直腸癌組織中高表達(dá)；沉默GAPLINC可顯著抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移，且高表達(dá)GAPLINC可作為miR-34a競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA而正向調(diào)控原癌基因c-MET表達(dá)。綜上，GAPLINC可促進(jìn)結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展，可能是結(jié)直腸癌檢測(cè)及判斷預(yù)后的潛在生物學(xué)標(biāo)志物。

2.3 GAPLINC與肝細(xì)胞癌

肝細(xì)胞癌約占肝癌的90%，早期診斷困難，尋找有效的早期診斷標(biāo)志物，對(duì)改善預(yù)后尤為重要［2］。WANG等［21］研究發(fā)現(xiàn)，與癌旁正常組織相比，GAPLINC在肝細(xì)胞癌組織中顯著過(guò)表達(dá)，且GAPLINC高表達(dá)的肝細(xì)胞癌患者總體生存率和無(wú)病生存率顯著低于GAPLINC低表達(dá)患者，可能促進(jìn)肝細(xì)胞癌轉(zhuǎn)移和增殖。ZHANG等［22］檢測(cè)274例肝細(xì)胞癌組織及癌旁正常組織，結(jié)果亦發(fā)現(xiàn)GAPLINC在肝細(xì)胞癌組織中的表達(dá)明顯高于癌旁組織，且GAPLINC高表達(dá)患者的腫瘤分期和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率更高，分化程度更差。該研究還發(fā)現(xiàn)E-cadherin蛋白在肝細(xì)胞癌組織中的表達(dá)低于癌旁正常組織，而SNAI2蛋白表達(dá)高于癌旁正常組織，敲除GAPLINC后，肝細(xì)胞癌細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移能力下降，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化亦受抑制。但GAPLINC促進(jìn)肝細(xì)胞癌進(jìn)展的具體機(jī)制尚需進(jìn)一步探索。

2.4 GAPLINC與非小細(xì)胞肺癌

非小細(xì)胞肺癌約占肺癌的85%，5年生存率不到20%［23］，預(yù)后較差，因此探索其診斷、治療和預(yù)后的新靶點(diǎn)具有重要意義。GU等［24］研究發(fā)現(xiàn)GAPLINC在非小細(xì)胞肺癌組織和細(xì)胞系中的表達(dá)上調(diào)，且其過(guò)表達(dá)與預(yù)后不良有關(guān)；沉默GAPLINC基因可顯著抑制G0/G1期細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯。此外，GAPLINC基因沉默后，eEF2k（eukaryotic elongation factor-2 kinase）表達(dá)降低，GAPLINC可能作為miR-661的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA正向調(diào)節(jié)eEF2k表達(dá)，從而加速非小細(xì)胞肺癌增殖和轉(zhuǎn)移。ZHAO等［25］研究發(fā)現(xiàn)，非小細(xì)胞肺癌組織中GAPLINC和TGF-β1表達(dá)水平明顯高于癌旁正常組織；體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 TGF-β1（transforming growth factor-β1）過(guò)表達(dá)可顯著上調(diào)GAPLINC的表達(dá)，但GAPLINC過(guò)表達(dá)不影響TGF-β1表達(dá)，因GAPLINC位于TGF-β1信號(hào)傳導(dǎo)下游，受TGF-β1正向調(diào)節(jié)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞遷移和侵襲能力。該研究還發(fā)現(xiàn)，GAPLINC和TGF-β1高表達(dá)患者的總生存率明顯低于GAPLINC和TGF-β1低表達(dá)患者。總之，GAPLINC在非小細(xì)胞肺癌中過(guò)表達(dá)并能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，可能是非小細(xì)胞肺癌潛在的治療靶點(diǎn)及預(yù)測(cè)預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物。

2.5 GAPLINC與其他腫瘤

大量研究發(fā)現(xiàn)GAPLINC在多種腫瘤中異常表達(dá)，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中扮演重要的角色。CHEN等［26］通過(guò)TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)分析，發(fā)現(xiàn)GAPLINC在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤組織中表達(dá)上調(diào)，能促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移。GAPLINC在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中可作為ceRNA與miR-331-3p競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，且其過(guò)表達(dá)可顯著降低miR-331-3p水平，可能作為miR-331-3p的分子海綿，負(fù)調(diào)控miR-331-3p而在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中發(fā)揮促癌作用。目前膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的診斷方法較局限，對(duì)放療及化療具有較強(qiáng)抵抗力，患者預(yù)后極差，而GAPLINC有望成為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者新的治療靶點(diǎn)以及早期診斷和判斷預(yù)后生物標(biāo)志物［27-28］。LIAO等［29］檢測(cè)40對(duì)骨肉瘤組織及癌旁正常組織中GAPLINC的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GAPLINC在骨肉瘤組織中的表達(dá)水平高于癌旁正常組織，且GAPLINC高表達(dá)的骨肉瘤組織遷移與侵襲能力明顯增強(qiáng)，但細(xì)胞增殖能力無(wú)明顯變化；GAPLINC高表達(dá)與骨肉瘤Enneking分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及組織學(xué)分級(jí)相關(guān)，且總體生存率明顯低于GAPLINC低表達(dá)患者；敲低GAPLINC表達(dá)可顯著抑制骨肉瘤細(xì)胞株HOS和Saos-2細(xì)胞遷移與侵襲能力。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)GAPLINC可能通過(guò)正向調(diào)控CD44促進(jìn)骨肉瘤遷移和侵襲。ZHENG等［30］通過(guò)TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)分析，發(fā)現(xiàn)251例膀胱癌組織中GAPLINC的表達(dá)水平明顯高于19例正常組織，且GAPLINC高表達(dá)組患者的總生存率明顯降低；體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，敲除GAPLINC基因后G1期細(xì)胞周期阻滯明顯，S期明顯減少；GAPLINC高表達(dá)可促使膀胱癌細(xì)胞周期從G1期進(jìn)入S期，促進(jìn)腫瘤增殖及侵襲?？梢?jiàn)GAPLINC在多種腫瘤中高表達(dá)，可能作為原癌基因發(fā)揮生物學(xué)作用，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。

3 小結(jié)

GAPLINC在多種腫瘤中特異性表達(dá)，具有促癌作用，在腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移中扮演著重要角色。GAPLINC可靶向調(diào)節(jié)其上下游基因，尤其是通過(guò)分子海綿機(jī)制調(diào)控下游靶基因表達(dá)而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展。GAPLINC作為新發(fā)現(xiàn)的一種長(zhǎng)基因間非編碼RNA，隨著不斷深入研究，其與腫瘤的關(guān)系將逐漸被揭示，有望成為腫瘤潛在的早期診斷及預(yù)后預(yù)測(cè)的生物標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)。但目前有關(guān)GAPLINC與腫瘤的關(guān)系大部分研究集中于調(diào)控基因表達(dá)水平，少量進(jìn)行體外細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)，其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的生物學(xué)機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。