非小細(xì)胞肺癌中LncRNA 表達(dá)的研究現(xiàn)狀

楊思琦 姚 頤 宋啟斌

武漢大學(xué)人民醫(yī)院放射腫瘤科，湖北武漢 430060

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，與肺癌相關(guān)的死亡也是世界范圍內(nèi)癌癥所導(dǎo)致死亡的最常見原因[1]。肺癌包括小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC），其中，NSCLC 在肺癌患者中最為常見，所占比例超過80%，在2008 年確診的NSCLC 的發(fā)病率約占全球癌癥總發(fā)病率的12.7%[2]。

在人類基因組測序結(jié)果中顯示[3]，僅有2%的基因具有編碼蛋白質(zhì)的功能，而剩下的98%的基因轉(zhuǎn)錄為RNA，這些RNA 分子具有非常極限或無編碼蛋白質(zhì)功能。根據(jù)長度可將其分為在200 nt 以內(nèi)的小RNA分子和200 nt～100 kb 的長鏈RNA 分子，其中小RNA 分子又可分為微小RNA 分子和小分子干擾RNA 等。而長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作為一類不編碼蛋白質(zhì)，是轉(zhuǎn)錄長度超過200 nt 的非編碼RNA 分子[4]，過去被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄過程中的“暗物質(zhì)”，目前已被證實(shí)其具有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄，增殖等多種生物學(xué)功能[5]。在NSCLC 發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，并且可為NSCLC 的診斷和治療提供新的思路。

1 LncRNA 的特點(diǎn)

1.1 LncRNA 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

LncRNA 是一種長度大于200 nt 的RNA 分子[6]，其不具有編碼蛋白質(zhì)的作用，僅僅轉(zhuǎn)錄為RNA 分子，分布在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)，可對(duì)細(xì)胞內(nèi)多種生物活動(dòng)起到調(diào)節(jié)作用[7]。LncRNA 能夠提供多個(gè)蛋白質(zhì)分子的結(jié)合位點(diǎn)，并且可與DNA，RNA 分子等通過堿基配對(duì)原則相互作用，形成一個(gè)具有LncRNA 共同參與的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[8]。有研究表明[9]，其來源有以下幾種可能：①表達(dá)為蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因被破壞；②染色體重排；③在反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座的作用下，變成具有編碼功能的非編碼返座基因和不具有功能的非編碼返座假基因；④LncRNA 中鄰近的重復(fù)序列發(fā)生兩次串聯(lián)重復(fù)事件；⑤可轉(zhuǎn)座元件的插入。LncRNA 可以分為正義鏈LncRNA、反義鏈LncRNA、雙向LncRNA，內(nèi)含子LncRNA 及基因間LncRNA 五類。

LncRNA 分子一級(jí)結(jié)構(gòu)保守性低，二級(jí)結(jié)構(gòu)保守性高。而且LncRNA 的表達(dá)還具有時(shí)空特異性，即在同一生物的不同生長階段，LncRNA 的表達(dá)及表達(dá)量均具有差異[10]。LncRNA 具有參與表觀遺傳調(diào)控，細(xì)胞分化及細(xì)胞周期調(diào)控的作用。如果其表達(dá)或功能出現(xiàn)異常，就會(huì)導(dǎo)致癌癥、神經(jīng)退行性疾病等多種疾患[11-12]。

1.2 LncRNA 生物學(xué)功能特點(diǎn)

LncRNA 廣泛參與生物體內(nèi)的細(xì)胞分化、細(xì)胞周期調(diào)控、腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移、腫瘤血管的生成等過程[13]。尤其是作為信號(hào)分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子、支架分子在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用[14]。LncRNA 通過與DNA，RNA 及蛋白質(zhì)分子之間的相互作用，通過以下機(jī)制完成其生物學(xué)功能[15]：①結(jié)合相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、抑制RNA 聚合酶Ⅱ、介導(dǎo)染色體重構(gòu)或組蛋白修飾、影響下游基因的表達(dá)；②通過與RNA形成互補(bǔ)雙鏈，直接影響mRNA 加工過程中的剪切、降解及翻譯過程；③通過發(fā)揮miRNA 的海綿作用，競爭性結(jié)合miRNA，間接影響miRNA 下游靶基因mRNA的表達(dá)；④通過結(jié)合特定蛋白質(zhì)從而調(diào)節(jié)相應(yīng)蛋白的活性或改變蛋白在細(xì)胞中的定位；⑤作為結(jié)構(gòu)組分與蛋白質(zhì)形成核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體；⑥作為小分子RNA 的前體分子。LncRNA 的這些生物學(xué)功能，將會(huì)作為新的治療靶點(diǎn)，為今后腫瘤疾病診斷和治療的研究提供新的方向。

2 LncRNA 在NSCLC 中的作用

2.1 LncRNA 在NSCLC 發(fā)生發(fā)展中的作用

腫瘤的發(fā)生發(fā)展是多個(gè)基因突變累積所導(dǎo)致的結(jié)果，而NSCLC 的發(fā)生也不例外。癌基因在腫瘤的發(fā)展中起著重要的作用。而LncRNA 家族可分為具有致癌作用的LncRNA 和腫瘤抑制LncRNA，常見的致癌LncRNA 家族主要包括肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）、結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄子2（colon cancer-associated transcript 2，CCAT2）、HOTAIR 及AK126698，這些致癌RNA 分子可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖和生長，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移到其他正常組織內(nèi)，從而推動(dòng)NSCLC 的進(jìn)展[16]。

2.1.1 MALAT1 MALAT1 是位于染色體11q13，轉(zhuǎn)錄物為LncRNA 的基因。其長度大于8000 nt，并且廣泛分布于人和小鼠細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)[17]。MALAT1 存在于多種腫瘤組織內(nèi)，包括乳腺癌、肝癌及肺癌，并在其中呈現(xiàn)高表達(dá)的狀態(tài)。Weber 等[18]研究通過比較45 例NSCLC 患者及25 名正常人外周血中MALAT1 的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)在NSCLC 患者外周血中更容易檢測到MALAT1，并且MALAT1 在指導(dǎo)NSCLC 的診斷中，具有容易獲取、損傷較小的優(yōu)點(diǎn)。因此該研究建議納入MALAT1 作為新的NSCLC 的診斷標(biāo)志物。但MALAT1也具有一些不可忽視的缺點(diǎn)，如MALAT1 作為診斷NSCLC 的新型標(biāo)志物并不具有較高的敏感性，可能會(huì)降低疾病的檢出率，因此目前不推薦作為獨(dú)立的標(biāo)志物進(jìn)行診斷[19]，但其可作為其他標(biāo)志物的協(xié)助診斷標(biāo)志。其次，NSCLC 患者與正常人體組織中MALAT1 含量差別具有顯著性，并且MALAT1 明顯促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[20]。因此，除了能夠輔助診斷NSCLC，MALAT1 還可作為判斷患者預(yù)后的標(biāo)志，MALAT1 過表達(dá)則可提示患者的預(yù)后較差。

2.1.2 CCAT2 CCAT2 由染色體的8q24 區(qū)轉(zhuǎn)錄而來[21]，是在結(jié)腸癌中被發(fā)現(xiàn)的一類的LncRNA。已有多項(xiàng)研究表明[22]，8q24 具有高度保守性的區(qū)域，并具有單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)rs6983276。因具有多態(tài)性的rs6983276，其也具有成為新型標(biāo)志物的潛力。在結(jié)腸癌中，CCAT2 具有誘導(dǎo)染色體產(chǎn)生不穩(wěn)定性的作用[24]，通過增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄子7 類似物2（TCF7L2）轉(zhuǎn)錄活性進(jìn)而激活Wnt 通路，從而調(diào)控Myc 基因的轉(zhuǎn)錄[25]。在NSCLC中，也檢測到了高表達(dá)的CCAT2，類比其在結(jié)腸癌中的作用，可以推斷，CCAT2 可通過影響染色體的穩(wěn)定性導(dǎo)致染色體重構(gòu)，同時(shí)CCAT2 對(duì)NSCLS 的增殖和遷移起到推動(dòng)作用[23]。并且，CCAT2 的過表達(dá)僅出現(xiàn)在肺腺癌組織中，而與肺鱗癌幾乎無關(guān)。CCAT2 聯(lián)合癌胚抗原CEA 可一起作為預(yù)測是否存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的指標(biāo)[26]。也有研究提示[27]，CCAT2 越高表達(dá)，患者的預(yù)后越差。

2.1.3 HOTAIR HOTAIR 作為一種新近被發(fā)現(xiàn)的Lnc-RNA，屬于同源基因盒C 基因簇[28]，其通過重新調(diào)整染色體的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，可控制以HOXD10 為代表的多個(gè)基因的表達(dá)。在多種惡性腫瘤中均可以檢測到HOTAIR 的表達(dá)，如胃癌、食管鱗癌及腎癌等。已有研究表明[29]，在NSCLC 中，TNM Ⅱ～Ⅲ期患者的HOTAIR較TNM Ⅰ期患者的HOTAIR 明顯高表達(dá)，因此可以初步推斷，NSCLC 的惡性程度越高，HOTAIR 表達(dá)水平越高。并且，HOTAIR 的表達(dá)程度與腫瘤的大小也有關(guān)聯(lián)。腫瘤直徑＜3 cm 的患者HOTAIR 表達(dá)水平明顯低于腫瘤直徑≥3 cm 的患者?？梢哉f明腫瘤直徑越大，HOTAIR 表達(dá)水平越高。在發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的NSCLC 患者中，HOTAIR 的表達(dá)水平也顯著高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者，該發(fā)現(xiàn)也證實(shí)了HOTAIR 在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移過程中也具有促進(jìn)作用[30]。同時(shí)，高表達(dá)HOTAIR 的患者中位總生存期明顯低于低表達(dá)HOTAIR的患者[31]。因此，HOTAIR 表達(dá)越高，患者的生存期越短，預(yù)后越差，也可以將HOTAIR 作為預(yù)測NSCLC 患者的預(yù)后的指標(biāo)之一。

2.1.4 AK126698 AK126698 已被發(fā)現(xiàn)與NSCLC 患者的順鉑耐藥性有關(guān)[32]，并且有研究表明[33]，NSCLC患者的AK126698 的表達(dá)水平相比于鄰近的正常組織明顯降低，并且在直徑較大的腫瘤組織中以及病理分期處于晚期的腫瘤患者中，AK126698 也均處于低表達(dá)水平。但兩組淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及腫瘤的分化程度等比較AK126698 表達(dá)水平無顯著差異。NSCLC 患者的三種細(xì)胞系（A549、NCI-H520 和H1299）與正常人支氣管上皮組織比較，AK126698 明顯低表達(dá)，根據(jù)以上發(fā)現(xiàn)可以推測AK126698 的高表達(dá)通過抑制Wnt/β通路從而抑制細(xì)胞增殖和遷移，起到促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用[34-35]。因此可推測AK126698 具有抑制腫瘤細(xì)胞生長和增殖的作用，可以作為未來對(duì)于NSCLC 治療的靶點(diǎn)，但其抑癌機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

2.2 LncRNA 在NSCLC 轉(zhuǎn)移中的作用

腫瘤的轉(zhuǎn)移過程及機(jī)制十分復(fù)雜，對(duì)于疾病的發(fā)生發(fā)展也具有推動(dòng)作用，腫瘤的轉(zhuǎn)移過程也被稱為腫瘤侵襲-轉(zhuǎn)移級(jí)聯(lián)過程，機(jī)制主要包括腫瘤細(xì)胞的內(nèi)滲、外滲與定植。腫瘤的內(nèi)滲過程主要是腫瘤細(xì)胞通過侵入淋巴管及血管，而淋巴管及血管的上皮細(xì)胞去分化過程則更有利于腫瘤細(xì)胞的侵入。外滲則是指腫瘤細(xì)胞從血管及淋巴管中游出，侵入到其他周圍組織的過程。該途徑涉及到間質(zhì)上皮的轉(zhuǎn)化過程（epithelial-mesenchymal transition，EMT）[36]，并在外滲后在周圍組織形成微小的轉(zhuǎn)移灶。定植是指在外周其他組織中可以檢測到腫瘤轉(zhuǎn)移灶的存在，也是腫瘤適應(yīng)了新的微環(huán)境的結(jié)果。有研究發(fā)現(xiàn)[37]，LncRNA 在轉(zhuǎn)移灶組織內(nèi)，原發(fā)腫瘤組織內(nèi)，正常組織內(nèi)的表達(dá)量具有顯著性差異，除此之外，LncRNA 的表達(dá)量與患者總生存率之間也有顯著相關(guān)性。LncRNA H19 在人NSCLC細(xì)胞株A549 及H1299 中處于高表達(dá)的狀態(tài)，并且具有調(diào)控細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的作用[38]。諸多研究結(jié)果提示，Lnc-RNA 在NSCLC 的轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重要作用[39]。

3 總結(jié)與展望

肺癌具有較高的發(fā)病率和死亡率，是目前威脅人類的重大難題之一。目前NSCLC 的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明清楚。關(guān)于NSCLC 的一些耐藥機(jī)制也是未知的。但LncRNA 作為一個(gè)新的研究方向，可以為NSCLC的診斷和治療提供新思路，同時(shí)可以為預(yù)測腫瘤患者的預(yù)后提供幫助，也可以作為非侵襲性的篩查手段。另外，LncRNA 對(duì)NSCLC 患者的治療也會(huì)起到積極的影響，其作為一些化療藥物敏感性的預(yù)測指標(biāo)，可降低腫瘤耐藥性的發(fā)生率，為NSCLC 治療藥物的研究提供更多更好的途徑。