KCNQ1OT1在腫瘤中的表達及意義

胡增濤，徐書婉，夏浩明，高澤瑋，黃榮菊，唐恩雨，姜興明

0 引言

在人類基因組中，約有75%的基因被轉(zhuǎn)錄為RNA，其中約98%的基因被轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA。長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA，lncRNA)是一類轉(zhuǎn)錄本長度大于200 nt的非編碼RNA家族重要成員。lncRNA最初被認為是轉(zhuǎn)錄“噪聲”[1]，但近年來研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA通過調(diào)控基因表達在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄后多個水平發(fā)揮重要作用，并參與機體的各種生理病理過程。隨著研究的深入，lncRNA在腫瘤中的異常表達受到重視。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA KCNQ1重疊轉(zhuǎn)錄物1(KCNQ1 opposite strand/antisense transcript 1，KCNQ1OT1)參與腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和抗凋亡等過程，并在不同腫瘤中分別起促癌或抑癌作用[2]。對于腫瘤中KCNQ1OT1作用的研究有望為腫瘤治療提供新的靶點并提示患者預后。本文對近年來腫瘤中KCNQ1OT1的研究進展進行綜述。

1 KCNQ1OT1概述

KCNQ1OT1定位于人類染色體11p15.5，這一結(jié)構(gòu)域受KCNQ1內(nèi)含子中印記控制區(qū)調(diào)控，包含至少8個從母體遺傳的等位基因中特異或優(yōu)先表達的基因[3]。KCNQ1OT1由RNA聚合酶Ⅱ以反義方向從KCNQ1基因內(nèi)含子10中高度保守和差異甲基化的區(qū)域(KCNQ1ICR、KvDMR或IC2)轉(zhuǎn)錄。KCNQ1OT1與染色質(zhì)相互作用，通過表觀遺傳方式影響多個靶基因的轉(zhuǎn)錄過程，在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中起不同作用。

2 KCNQ1OT1在腫瘤中的作用

2.1 肝癌 肝癌是全球致死率第2位的癌癥。我國肝癌發(fā)病率和死亡率均高于世界平均水平，且病例數(shù)量約占全球總量的50%[4]。Li等[5]應用實時定量PCR技術(shù)(Quantitative real-time PCR，qRT-PCR)對50例肝癌組織與相鄰非腫瘤組織進行定量檢測，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中KCNQ1OT1表達水平顯著增加并且其表達水平與腫瘤大小呈正相關(guān)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，KCNQ1OT1高表達組患者的3年生存率更低，無瘤存活時間更短，表明KCNQ1OT1可以作為肝癌患者的預后標志物。體外與體內(nèi)實驗證實，敲低KCNQ1OT1的表達可以抑制腫瘤細胞增殖并促進其凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，細胞周期素依賴性激酶16(Cyclin dependent kinase 16，CDK16)在肝癌組織中表達上調(diào)，CDK16通過參與腫瘤細胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移以及抗凋亡過程來促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。進一步實驗結(jié)果顯示，miR-504正是通過調(diào)控CDK16表達參與肝癌的惡性進程。而對相關(guān)機制進行研究發(fā)現(xiàn)，KCNQ1OT1通過內(nèi)源性海綿吸附miR-504調(diào)控其表達進而推動腫瘤的惡性進程?？傊琄CNQ1OT1通過miR-504/CDK16調(diào)控途徑促進肝癌的發(fā)生發(fā)展。此外，對于肝癌細胞耐藥機制的研究則有望為肝癌治療提供新的選擇[6]。研究表明，KCNQ1OT1與肝癌細胞對奧沙利鉑耐藥相關(guān)。Hu等[7]證實，對奧沙利鉑耐藥的肝癌組織中，KCNQ1OT1表達顯著上調(diào)；對相關(guān)機制進行研究發(fā)現(xiàn)，敲低KCNQ1OT1的表達會抑制肝癌細胞增殖、遷移、侵襲等過程，并降低肝癌細胞中耐藥基因表達；生物信息學分析和雙熒光素酶報告實驗結(jié)果表明，KCNQ1OT1參與肝癌細胞對于奧沙利鉑耐藥的具體機制是通過內(nèi)源性海綿吸附miR-7-5p并進一步調(diào)控多藥耐藥相關(guān)蛋白1(Multidrug resistance-associated protein 1，ABCC1)的表達使其耐藥。

2.2 肺癌 肺癌是全世界最常見的腫瘤之一，約占所有腫瘤的19.4%，其致死率在男性與女性中分別排名第1和第4位[8]。Sun等[9]運用qRT-PCR等方法對非小細胞肺癌組織進行定量檢測，發(fā)現(xiàn)KCNQ1OT1在Ⅰ期和Ⅱ期肺癌患者腫瘤組織中上調(diào)，但在Ⅲ期肺癌組織中沒有改變，同時觀察到KCNQ1OT1高表達組患者腫瘤體積小于低表達組患者，生存分析結(jié)果顯示，KCNQ1OT1高表達組患者的5年及10年生存率更高。上述結(jié)果表明，KCNQ1OT1在早期肺癌組織中過表達并提示患者預后較好。動物實驗與細胞實驗證實，KCNQ1OT1的過表達在體外和體內(nèi)均顯著抑制腫瘤生長。Ren等[10]檢測肺腺癌中KCNQ1OT1的表達情況時發(fā)現(xiàn)，KCNQ1OT1在肺腺癌組織中表達上調(diào)，并且腫瘤組織中KCNQ1OT1的表達水平與患者的臨床病理學特征密切相關(guān)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，敲低KCNQ1OT1的表達會抑制肺腺癌細胞增殖與侵襲并促進其凋亡，并且抑制KCNQ1OT1的表達還會降低肺腺癌細胞對于紫杉醇的耐藥性。

2.3 膽管癌 膽管癌是一種起源于膽管上皮細胞的膽道腫瘤，其患病率與發(fā)病率在全球范圍內(nèi)不同地區(qū)差異顯著[11]。膽管癌多發(fā)生于40歲以上成人，男性患病率略高于女性，且近年來其發(fā)病率逐漸上升[12]。Sun等[13]應用qRT-PCR等對膽管癌組織進行定量檢測，發(fā)現(xiàn)KCNQ1OT1表達顯著上升。MTT實驗、集落形成實驗、Transwell與Western blot實驗結(jié)果證實，KCNQ1OT1對癌細胞增殖、侵襲與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化等過程有促進作用。數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果表明，miR-140-5p是一種可被KCNQ1OT1調(diào)控的腫瘤抑制因子，并且SOX4(SRY-box 4)可能是miR-140-5p的靶mRNA。研究人員對于上述靶向關(guān)系進行驗證并證實，KCNQ1OT1作為競爭性內(nèi)源性RNA作用于miR-140-5p，從而上調(diào)SOX4的表達，促進膽管癌惡性進展。應用流式細胞術(shù)分析KCNQ1OT1敲低后的膽管癌細胞，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞凋亡率顯著上升，并且對膽管癌組織中KCNQ1OT1表達水平與患者總體生存率的分析顯示二者呈負相關(guān)。

2.4 乳腺癌 乳腺癌是女性人群中常見的惡性腫瘤[14]，是導致全球范圍內(nèi)癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，并且其發(fā)病率仍逐年上升，晚期患者的總體生存率很低[15]。Feng等[16]對91例乳腺癌組織與癌旁正常組織進行定量檢測后發(fā)現(xiàn)，在20個異常表達的lncRNA中，KCNQ1OT1在2種組織中的差異最為顯著。進一步的實驗結(jié)果表明，敲低KCNQ1OT1的表達會抑制腫瘤細胞增殖、侵襲和遷移，促進腫瘤細胞凋亡并誘導細胞周期停滯在G2期。動物實驗結(jié)果也證實，KCNQ1OT1促進乳腺癌惡性進展。數(shù)據(jù)分析顯示，miR-145表達與KCNQ1OT1和細胞周期蛋白E2(cyclin E2，CCNE2)表達呈負相關(guān)，而KCNQ1OT1表達與CCNE2表達呈正相關(guān)。qRT-PCR實驗與雙熒光素酶報告實驗結(jié)果證實了KCNQ1OT1和miR-145以及miR-145和CCNE2之間的靶向關(guān)系，即KCNQ1OT1通過內(nèi)源性海綿吸附miR-145上調(diào)CCNE2表達，從而促進乳腺癌細胞增殖、侵襲和遷移等惡性進程。上述研究結(jié)果表明，KCNQ1OT1/miR-145/CCNE2調(diào)控軸在乳腺癌發(fā)生發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用。

2.5 膠質(zhì)瘤 膠質(zhì)瘤是一種常見的具有高侵襲性和破壞性的原發(fā)顱內(nèi)腫瘤[17]，其患病率約占顱內(nèi)腫瘤的35%～61%[18]。目前雖然有手術(shù)與放化療等治療方法，但腫瘤極易復發(fā)且患者預后較差[19]。Gong等[20]應用qRT-PCR對膠質(zhì)瘤組織進行定量檢測，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中KCNQ1OT1的表達相比于正常組織顯著上調(diào)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，抑制KCNQ1OT1的表達會導致腫瘤細胞凋亡率上升。研究表明，KCNQ1OT1是miR-370的潛在靶點，且CCNE2為miR-370的下游基因。熒光素酶實驗確定miR-370與KCNQ1OT1以及CCNE2與miR-370的功能結(jié)合位點，qRT-PCR結(jié)果顯示，miR-370與KCNQ1OT1的表達呈負相關(guān)且miR-370的過表達會降低CCNE2的表達。此外，實驗證實CCNE2的過表達可逆轉(zhuǎn)KCNQ1OT1敲低對腫瘤細胞增殖、侵襲與遷移的抑制。綜上，KCNQ1OT1是通過內(nèi)源性海綿吸附miR-370，上調(diào)CCNE2的表達，從而促進膠質(zhì)瘤細胞增殖、侵襲與遷移的能力，推動腫瘤的惡性進展。

2.6 其他腫瘤 Guo等[21]通過qRT-PCR實驗發(fā)現(xiàn)KCNQ1OT1在黑素瘤組織中表達上調(diào)。MTT實驗與Transwell實驗結(jié)果表明，KCNQ1OT1高表達促進黑色素瘤細胞增殖、侵襲與遷移等過程，同時，動物實驗結(jié)果也證實KCNQ1OT1促進黑色素瘤惡性進展。對其作用機制的研究表明，KCNQ1OT1作用miR-153的競爭性內(nèi)源性RNA，吸附miR-153，進而增強MET原癌基因受體酪氨酸激酶(MET proto-oncogene，receptor tyrosine kinase，MET)的表達，推動黑色素瘤惡性進程。在舌鱗狀細胞癌相關(guān)研究中，KCNQ1OT1的高表達與患者預后不良密切相關(guān)，并且體內(nèi)與體外實驗均證實，KCNQ1OT1促進腫瘤惡性進展。進一步研究發(fā)現(xiàn)，抑制KCNQ1OT1的表達會導致腫瘤細胞對順鉑的耐藥性降低[22]。此外，KCNQ1OT1在結(jié)腸腺癌組織中的表達情況與腫瘤惡性程度呈負相關(guān)[23]。但是，KCNQ1OT1對腫瘤抑癌作用的具體機制尚不清楚，這些問題仍有待進一步研究。

3 結(jié)語

隨著高通量檢測技術(shù)的廣泛應用以及數(shù)據(jù)分析方法的不斷完善，lncRNA在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的作用及具體機制也逐步被解析。LncRNA KCNQ1OT1在大多數(shù)腫瘤中都起著促癌作用，而在少數(shù)腫瘤中發(fā)揮抑癌作用。不僅如此，KCNQ1OT1還與部分腫瘤的耐藥性相關(guān)，抑制KCNQ1OT1的表達會使腫瘤細胞對于化療藥物更為敏感。但是KCNQ1OT1為何在腫瘤中發(fā)揮不同作用，具體機制究竟如何，這些都需要進一步研究去發(fā)現(xiàn)。此外，KCNQ1OT1也參與許多非腫瘤疾病的發(fā)生發(fā)展過程，對于KCNQ1OT1的深入研究將進一步揭示其在不同疾病中的作用。