長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)在癌癥中的作用

李思維 龐 達(dá)

由于現(xiàn)有的對(duì)于癌癥的診斷、治療及預(yù)后效果評(píng)估的手段仍不夠理想，因此我們需要進(jìn)一步尋找新的方法完善以上方面。雖然約98%的人類(lèi)基因組由非編碼序列組成，但大多數(shù)現(xiàn)有的癌癥生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)都基于編碼基因的非編碼序列，其中高達(dá)90%被轉(zhuǎn)錄并產(chǎn)生大量的非編碼RNA[1-3]。lncRNA最初是通過(guò)對(duì)小鼠全長(zhǎng)cDNA文庫(kù)進(jìn)行大規(guī)模測(cè)序發(fā)現(xiàn)的。lncRNA和mRNA一樣經(jīng)RNA pol II轉(zhuǎn)錄后，可進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后修飾，如加帽和剪接[4]。人類(lèi)基因組中有超過(guò)56 000種lncRNA被鑒定出來(lái)，而且數(shù)量還在不斷增加。lncRNA的作用可能是轉(zhuǎn)錄調(diào)制器、剪接調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)錄后處理器、染色質(zhì)重塑或調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-DNA和蛋白質(zhì)-RNA相互作用。lncRNA不僅在脊髓病變、心血管疾病等非癌癥疾病的發(fā)生發(fā)展中起到一定的作用[5]，它們?cè)诎┌Y中的作用如促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移等更加引人注目[6]。lncRNA可以調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和血管生成等，可以作為致癌基因或腫瘤抑制因子通過(guò)直接或間接的方式調(diào)節(jié)癌癥相關(guān)信號(hào)通路，影響腫瘤的發(fā)展。目前，lncRNA已經(jīng)在癌癥患者的血清、血漿、尿液和唾液等生物液體中被鑒定出來(lái)，它可以作為幾種癌癥的診斷和評(píng)估預(yù)后的生物標(biāo)志物[7]。lncRNA也被用作乳腺癌的治療靶點(diǎn)，選擇性的殺傷癌細(xì)胞。因此，lncRNA在癌癥的很多方面都有顯著的貢獻(xiàn)，本綜述重點(diǎn)討論它們?cè)诎┌Y患者的診斷、治療和預(yù)后中的作用。

1 lncRNA在癌癥診斷中的應(yīng)用

如果癌癥能夠早期診斷，那么大多數(shù)的癌癥是可以治愈的。常用的癌癥診斷方法包括磁共振成像、計(jì)算機(jī)斷層掃描、X光、超聲、組織病理學(xué)、分子病理學(xué)和檢測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞。然而其中一些方法不僅有創(chuàng)而且價(jià)格高昂。lncRNA作為一種無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法，其最著名的應(yīng)用是在前列腺癌的診斷中。前列腺癌是最常見(jiàn)的癌癥之一，也是導(dǎo)致全球男性癌癥死亡的第六大主要原因之一。前列腺癌抗原3(PCA3)是一種前列腺特異性抗原lncRNA，相比良性前列腺組織其在90%以上的前列腺腫瘤中過(guò)度表達(dá)達(dá)到60～100倍，PCA3甚至優(yōu)于血清前列腺特異抗原(PSA)檢測(cè)及直腸指診。此外，PSA在尿液與血清中的表達(dá)水平不同，且PCA3的表達(dá)水平與前列腺體積無(wú)關(guān)[8]。目前尿PCA3被廣泛用于前列腺癌檢測(cè)，并已獲得美國(guó)食品和藥物管理局的批準(zhǔn)。然而將其作為一線檢測(cè)手段仍有爭(zhēng)議，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了其他幾種用于前列腺癌診斷的lncRNA。例如，MD-mini-RNA在192個(gè)病人的實(shí)驗(yàn)中的診斷價(jià)值得到驗(yàn)證[9]。通過(guò)前列腺活檢發(fā)現(xiàn)PSA水平異常(>4 ng/mL)患者的血漿MD-mini-RNA可以提高診斷準(zhǔn)確性。同樣MALAT1在前列腺癌活檢呈陽(yáng)性男性的尿液中明顯高于前列腺癌活檢成陰性的患者。已知人類(lèi)細(xì)胞可以表達(dá)含有干細(xì)胞的線粒體lncRNA稱為SncmtRNA和AsncmtRNA[10-11]。這些lncRNA定位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核并在細(xì)胞器外表達(dá)功能。在膀胱癌患者的尿液和健康捐贈(zèng)者的尿液中用熒光原位雜交技術(shù)測(cè)定了分離的細(xì)胞中SncmtRNA和AsncmtRNA的表達(dá)。SncmtRNA和AsncmtRNA在尿細(xì)胞中均正常表達(dá)，在癌癥患者的膀胱中AsncmtRNA表達(dá)下調(diào)。該研究顯示差異表達(dá)的線粒體lncRNA可作為膀胱癌的非侵入性診斷標(biāo)志物。這進(jìn)一步證實(shí)SncmtRNA和AsncmtRNA能夠區(qū)分腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞[12]。尿路上皮癌1(UCA1)也可作為膀胱移行細(xì)胞癌和腎細(xì)胞癌的非侵入性診斷標(biāo)志物。口腔鱗狀細(xì)胞癌(OSCC)每年約占全球所有惡性腫瘤的3%。近50年來(lái)，轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致OSCC患者死亡的主要原因[13]。這就需要開(kāi)發(fā)新的標(biāo)記物來(lái)早期診斷OSCC。其中一項(xiàng)研究的目的是探討從OSCC患者的唾液和腫瘤組織中提取出lncRNA來(lái)診斷。研究發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性腫瘤中UCA1、NEAT1和HOTAIR表達(dá)上調(diào)，MEG3表達(dá)下調(diào)。此外，HOTAIR在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者唾液中表達(dá)量與原發(fā)性癌癥患者相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，唾液HOTAIR檢測(cè)被認(rèn)為是無(wú)創(chuàng)和快速檢測(cè)口腔癌的方法。然而該研究的納入的患者相對(duì)較少，但HOTAIR作為診斷標(biāo)記的效用也從公開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)中得到了證明。此外，HOTAIR和其他lncRNA(HOX-AS2，MALAT1，lincRoR)在尿路上皮性膀胱癌患者的外泌體中也具有診斷意義[14]。骨髓源間充質(zhì)間質(zhì)細(xì)胞中MEG3表達(dá)的下調(diào)也已被證明是識(shí)別多發(fā)骨髓瘤患者的生物標(biāo)志物[15]。在腫瘤組織中MEG3表達(dá)的下調(diào)也可以診斷OSCC患者。lncRNA特異轉(zhuǎn)錄本在幾種癌癥類(lèi)型中上調(diào)[16]，因此可以作為診斷標(biāo)記。

2 lncRNA在癌癥預(yù)后中的作用

lncRNA與腫瘤類(lèi)型、腫瘤位置、腫瘤大小、腫瘤分級(jí)、患者年齡和患者治療反應(yīng)等相關(guān)。lncRNA在癌癥患者中的表達(dá)上調(diào)或下調(diào)與腫瘤級(jí)別相關(guān)，因此可作為預(yù)后標(biāo)志。CCAT1是首次在結(jié)腸癌中發(fā)現(xiàn)的結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄本。CCAT1表達(dá)增加與患者的臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及術(shù)后生存時(shí)間相關(guān)[17]。研究發(fā)現(xiàn)，與正常癌旁組織相比，在膀胱癌組織中CCAT1的表達(dá)顯著上調(diào)[18]。與僅在膽囊中檢測(cè)到的腫瘤(T1+T2)相比，CCAT1在膽囊外腫瘤(T3+T4)中高表達(dá)。CCAT1也可作為肝細(xì)胞癌(HCC)的預(yù)后標(biāo)志物[19]。同樣，CCAT1與食管鱗癌的臨床分期及整體生存率低有關(guān)。在一項(xiàng)旨在探討肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(MALAT1)在宮頸癌中的臨床意義的研究中[20]，研究者應(yīng)用q-RT-PCR對(duì)50例人乳頭瘤病毒(HPV)陰性健康宮頸組織進(jìn)行定量分析，結(jié)論為MALAT1與腫瘤大小、FIGO分期、血管浸潤(rùn)及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，MALAT1被發(fā)現(xiàn)對(duì)于子宮頸癌是一個(gè)獨(dú)立的預(yù)測(cè)因子和預(yù)后指標(biāo)。MALAT1也可以作為多發(fā)性骨髓瘤[20]和乳腺癌[9]的預(yù)后標(biāo)志物。對(duì)公開(kāi)可用數(shù)據(jù)庫(kù)的分析也支持MALAT1對(duì)幾種癌癥預(yù)后的意義[21]。在另一項(xiàng)研究中，與鄰近的非癌組織相比，MALAT1在乳腺腫瘤組織的表達(dá)顯著降低[22]。表明MALAT1可能在乳腺癌中作為腫瘤抑制因子，而與其他腫瘤類(lèi)型不同。與此同時(shí)，對(duì)TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)的分析表明多種lncRNA對(duì)乳腺癌預(yù)后有意義。

一些已知對(duì)肝細(xì)胞癌預(yù)后具有意義的lncRNA包括SNHG3[23]、PANDAR[24]、hPVT1[25]和HOTAIR。其中，HOTAIR在膽囊癌[26]、乳腺癌[27]中的表達(dá)對(duì)于評(píng)估預(yù)后同樣具有意義。在某些情況下lncRNA與編碼基因的表達(dá)模式可作為預(yù)后標(biāo)志物。例如，ncRuPAR表達(dá)降低與胃癌腫瘤浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、腫瘤大小及TNM分期明顯相關(guān)[28]。AI364715、GACAT1、GACAT2在胃癌組織中表達(dá)下調(diào)；PCAT29在前列腺癌中表達(dá)下調(diào)；AC026166.2-001和RP11-169D4.1-001在喉癌鱗狀細(xì)胞癌中表達(dá)下調(diào)[29]。lncRNA的表觀遺傳變化也可以預(yù)測(cè)疾病的預(yù)后，例如MEG3的啟動(dòng)子超甲基化與多發(fā)性骨髓瘤亞型、分期相關(guān)[30]。PVT1和PCAT1可用于癌癥的診斷和預(yù)后。綜上所述，在癌癥診斷中，lncRNA的上調(diào)和下調(diào)都具有重要意義。最常用的判斷預(yù)后的方法包括微陣列分析、q-RT-PCR和公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)的Meta分析。盡管進(jìn)行了多項(xiàng)研究，但目前仍沒(méi)有一種lncRNA檢測(cè)被推薦作為評(píng)估癌癥患者預(yù)后的方法。

3 lncRNA在腫瘤復(fù)發(fā)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

現(xiàn)有的抗癌藥物不能完全根除癌細(xì)胞，大多數(shù)癌癥經(jīng)常在一段時(shí)間內(nèi)復(fù)發(fā)，因此預(yù)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)的生物標(biāo)志物是必要的。lncRNA可以作為一種潛在的生物標(biāo)記物來(lái)預(yù)測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)。Lai等通過(guò)使用qRT-PCR法分析了112例HCC患者M(jìn)ALAT1表達(dá)情況，MALAT1高表達(dá)的HCC患者3年累計(jì)無(wú)病生存率顯著降低，MALAT1被發(fā)現(xiàn)是預(yù)測(cè)肝癌復(fù)發(fā)的獨(dú)立預(yù)后因素[31]。其他lncRNA如HEIH、MVIH和HOTAIR也可以作為預(yù)測(cè)肝癌復(fù)發(fā)的候選生物標(biāo)志物。此外，HOTAIR還可以預(yù)測(cè)小細(xì)胞肺癌[32]、膀胱移行細(xì)胞癌[33]、結(jié)腸癌[34]的復(fù)發(fā)。整合mRNA(FCGR1A，RSAD2，CHRDL1)和lncRNA(HIF1A-AS2，AK124454)信號(hào)也可以預(yù)測(cè)三陰性乳腺癌患者的無(wú)病復(fù)發(fā)生存率[35]。因此，lncRNA顯示出具有作為預(yù)測(cè)幾種類(lèi)型癌癥復(fù)發(fā)的生物標(biāo)志物的潛力。然而，因?yàn)閘ncRNA存在分析受限、隊(duì)列研究不足、檢測(cè)方法靈敏度低、數(shù)據(jù)采集分析方法不一致等問(wèn)題，這些lncRNA尚未被推薦使用。在lncRNA被推薦臨床使用之前，還需要大樣本的隨機(jī)對(duì)照臨床研究提供更有力的證據(jù)。此外，將兩個(gè)或兩個(gè)以上的lncRNA或lncRNA與其他生物標(biāo)志物結(jié)合可能會(huì)增加現(xiàn)有生物標(biāo)志物用于預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)的敏感性和特異性。

4 lncRNA SNP在癌癥風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphism，SNP)指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸的變異所引起的DNA序列多態(tài)性的變異。SNP是人類(lèi)最常見(jiàn)的遺傳變異類(lèi)型，每100～300個(gè)核苷酸發(fā)生一次變異，在人類(lèi)基因組中大約有1 000萬(wàn)個(gè)SNP。過(guò)去已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些與癌癥相關(guān)的SNP，其中大部分是映射到非編碼區(qū)域[36]。此外，一些lncRNA SNP與降低癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。例如，PCGEM1中rs6434568 AC和AC/AA基因型與降低國(guó)人的前列腺癌風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。H19中的rs2107425與降低肌浸潤(rùn)性膀胱癌的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[37]。上述研究清楚地表明lncRNA SNP與患癌癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。然而，目前對(duì)于lncRNA SNP參與癌癥發(fā)病機(jī)制的研究還不夠深入。與傳統(tǒng)方法相比，當(dāng)前的研究方法對(duì)于SNP在預(yù)測(cè)癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)方面的準(zhǔn)確率較低[38-39]。

5 lncRNA在癌癥患者中的治療潛力

由于lncRNA具有多種功能和較高的細(xì)胞特異性，因此它是一種很好的治療靶點(diǎn)。lncRNA的特異性已被用于選擇性的殺傷腫瘤細(xì)胞。例如，BC-819是一種雙鏈DNA質(zhì)粒，攜帶H19調(diào)控序列下的白喉毒素a基因，用于靶向H19過(guò)表達(dá)的癌細(xì)胞。瘤內(nèi)注射BC-819可誘導(dǎo)白喉毒素的表達(dá)，減小多種腫瘤的體積。在一項(xiàng)納入包括復(fù)發(fā)性、多發(fā)非肌肉浸潤(rùn)性膀胱腫瘤的研究中，表達(dá)H19的患者接受為期6周的膀胱內(nèi)BC-819誘導(dǎo)療程，對(duì)灌注后的療效和毒性進(jìn)行分期評(píng)價(jià)。33%的患者腫瘤完全消融，64%的患者在3個(gè)月后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的腫瘤。復(fù)發(fā)的中位時(shí)間為11.3個(gè)月，平均復(fù)發(fā)時(shí)間為22.1個(gè)月。此外，不良事件在患者中是輕微的。結(jié)論是BC-819可以用于預(yù)防三分之二的患者出現(xiàn)新的腫瘤并延長(zhǎng)患者的復(fù)發(fā)時(shí)間，且膀胱內(nèi)BC-819耐受性良好。這些結(jié)果表明，BC-819可作為膀胱癌的潛在治療藥物。然而，這些研究的局限性是患者數(shù)據(jù)量少，同時(shí)在這兩個(gè)臨床試驗(yàn)中，中等和高風(fēng)險(xiǎn)的非肌肉侵入性膀胱癌患者的治療都失敗了。BC-819在無(wú)法切除、無(wú)轉(zhuǎn)移的胰腺癌患者中也被報(bào)道是安全有效的[40]。然而其中l(wèi)ncRNA的作用機(jī)制仍不清楚，因此目前它不能成為疾病的治療靶點(diǎn)。

6 小結(jié)與展望

本文討論了lncRNA在人類(lèi)癌癥的診斷、治療和預(yù)后中的作用。首先，PCA3是推薦用于PCA的lncRNA檢測(cè)。其他lncRNA的大多數(shù)結(jié)論都是基于基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，但這也可能是由非癌癥引起的。其次，我們還不知道失調(diào)的lncRNA的表達(dá)是否是誘發(fā)癌癥的原因。第三，從血清、血漿、唾液和尿液中能鑒定出lncRNA。第四，盡管lncRNA被認(rèn)為具有組織和癌癥特異性，但特異性并不強(qiáng)。例如，MALTA1不僅在癌癥中失調(diào)，在心血管疾病和神經(jīng)紊亂等非癌性疾病中也失調(diào)。此外，MALTA1在一組患有相同癌癥的患者中表現(xiàn)出顯著性差異。第五，盡管lncRNA SNP已被證明可以預(yù)測(cè)癌癥風(fēng)險(xiǎn)，但SNP數(shù)據(jù)被發(fā)現(xiàn)不太準(zhǔn)確，即使在特定情況下結(jié)合傳統(tǒng)方法也不會(huì)增加準(zhǔn)確率[38]。第六，用于傳遞lncRNA的病毒系統(tǒng)在對(duì)于腫瘤的靶向方面可能效率較低。因此我們認(rèn)為lncRNA作用的確切機(jī)制還不完全清楚。綜上所述，lncRNA的發(fā)現(xiàn)給癌癥患者帶來(lái)了新的希望。然而lncRNA表達(dá)失調(diào)也可能是由于非癌癥的原因。有關(guān)lncRNA的研究仍需進(jìn)行。