長(zhǎng)鏈非編碼RNA：UCA1在惡性腫瘤中的表達(dá)和功能研究進(jìn)展

施光清,馬李杰,張庭秀,吳鵬飛,肖貞良

長(zhǎng)鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA，LncRNA)是一組長(zhǎng)度大于200個(gè)核酸分子、缺少特異性的開(kāi)放閱讀框、無(wú)蛋白質(zhì)編碼功能的RNA分子；lncRNA在細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，如增殖、凋亡、遷移、侵襲、轉(zhuǎn)移、染色質(zhì)重塑、基因轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后加工等方面起到重要作用[1]?；趌ncRNA在癌癥中的生物學(xué)功能，lncRNA可分為兩大類：一類是致癌lncRNA，如轉(zhuǎn)移相關(guān)的肺腺癌轉(zhuǎn)錄物1(MALAT1)、同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOTAIR)、H19等，另一類是腫瘤抑制因子lncRNA，如母體表達(dá)基因3(MEG3)、?；撬嵘险{(diào)基因1(TUG1)、生長(zhǎng)抑制特異性轉(zhuǎn)錄本5(GAS5)等。

尿路上皮癌胚抗原1(urothelial carcinoma associated 1，UCA1)是一種在腫瘤中研究較多的致癌LncRNA，由Wang等人[2]在膀胱癌組織中發(fā)現(xiàn)并以此命名的LncRNA，最初的研究證實(shí)UCA1表達(dá)可促進(jìn)膀胱癌進(jìn)展，隨后的大量研究證實(shí)UCA1在多種腫瘤中具有致癌作用，包括肺癌[3]、乳腺癌[4]、肝細(xì)胞癌[5]、胃癌[6]、結(jié)直腸癌[7]、卵巢癌[8]、食管癌[9]、黑色素瘤[10]、甲狀腺瘤[11]、口腔鱗狀細(xì)胞癌[12]、神經(jīng)膠質(zhì)瘤的細(xì)胞[13]等。由于UCA1轉(zhuǎn)錄復(fù)雜性，有學(xué)者提出相反觀點(diǎn)，Kumar等人[14]發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄復(fù)合體CAPERα/TBX3抑制原代培養(yǎng)的人包皮成纖維細(xì)胞(HFF)中的UCA1表達(dá)，CAPERα/TBX3復(fù)合物與UCA1啟動(dòng)子的解離導(dǎo)致UCA1表達(dá)升高，并誘導(dǎo)由致癌Ras基因刺激的HFF的凋亡，表明UCA1在某些情況下可發(fā)揮抑癌基因活性。

UCA1簡(jiǎn)介

UCA1基因位于人染色體19p13.12正鏈上,包含三個(gè)外顯子和兩個(gè)內(nèi)含子，其5'末端具有TATA盒(TATAAA)，3'末端具有加尾信號(hào)(ATTAAA)和poly A尾[2]。UCA1基因的啟動(dòng)子區(qū)位于其5'端-1800～+200 bp，全長(zhǎng)2000 bp，使用Matrix Catch軟件預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個(gè)轉(zhuǎn)錄因子(c-Myb,C/EBPα,c-ETS-2)與UCA1基因核心啟動(dòng)子結(jié)合[15]，其中Ets-2的結(jié)合位點(diǎn)在啟動(dòng)子的-400 bp和-150 bp之間，Ets-2通過(guò)直接結(jié)合UCA1的啟動(dòng)子促進(jìn)其表達(dá)，另外轉(zhuǎn)錄因子C/EBPα與核心啟動(dòng)子結(jié)合后可增強(qiáng)UCA1的表達(dá)，有助于增加膀胱癌細(xì)胞活力并減少其凋亡[16]。關(guān)于UCA1調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的研究發(fā)現(xiàn)，UCAl屬于組織特異性基因，其啟動(dòng)子區(qū)中不存在CpG島,其不僅是基因的一種標(biāo)志，而且參與基因表達(dá)的調(diào)控及影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，正常非甲基化CpG島的高甲基化是人類腫瘤中普遍存在的現(xiàn)象，這種高甲基化是導(dǎo)致抑癌基因失活的又一個(gè)機(jī)制[15]。在幾種腫瘤中檢測(cè)到UCA1表達(dá)異常增加，并且通過(guò)癌癥中的多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)若干下游靶標(biāo)，UCA1表達(dá)與腫瘤形成、生長(zhǎng)、血管生成、進(jìn)展、耐藥性及預(yù)后不良正相關(guān)[2]。

UCA1與膀胱癌

膀胱癌是中國(guó)最常見(jiàn)的泌尿生殖系統(tǒng)惡性腫瘤，早期診斷新發(fā)和復(fù)發(fā)性膀胱癌，予以及時(shí)治療，將有效降低其死亡率[17]。自從Wang等人篩選及克隆出UCA1后， 對(duì)其研究越發(fā)深入[2]。研究發(fā)現(xiàn)UCA1參與調(diào)控膀胱癌細(xì)胞增殖、凋亡，證實(shí)在體內(nèi)外通過(guò)調(diào)節(jié)UCA1/miR-195/ARL2軸增強(qiáng)膀胱癌細(xì)胞線粒體功能及細(xì)胞活力，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[18]；另外Luo等人[19]證實(shí)敲除UCA1可促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞凋亡，并且UCA1可通過(guò)miR-143/HMGB1軸調(diào)節(jié)細(xì)胞侵襲性。此外，UCA1還可調(diào)節(jié)膀胱癌細(xì)胞的代謝，Li等人證實(shí)高表達(dá)UCA1可顯著增加腫瘤細(xì)胞的葡萄糖消耗及乳酸產(chǎn)生的速率[20]；并且，UCA1可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制miR-16調(diào)節(jié)GLS2的表達(dá)，減少ROS產(chǎn)生并促進(jìn)人膀胱癌細(xì)胞中的線粒體谷氨酸分解[21]。另外Li等人[22]發(fā)現(xiàn)UCA1還參與促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞中的糖酵解，即UCA1通過(guò)mTOR-STAT3/miRNA-143-HK2軸來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的葡萄糖代謝，并揭示了lncRNA與癌細(xì)胞中葡萄糖代謝之間的新聯(lián)系。

UCA1對(duì)于膀胱癌的診斷、耐藥、預(yù)后同樣具有重要作用，一篇關(guān)于尿UCA1對(duì)膀胱癌診斷的薈萃分析結(jié)果顯示UCA1對(duì)于膀胱癌具有較好的診斷價(jià)值，其中靈敏度為0.81，特異性為0.86[23]。另一篇對(duì)212名患者血標(biāo)本進(jìn)行UCA1檢測(cè)，其中94人患有膀胱癌、33例輸尿管/盆腔癌、85例正?；蚧加衅渌谀虻兰膊?，結(jié)果血UCA1對(duì)膀胱癌診斷靈敏度為0.809，特異度為0.918，此外，高表達(dá)UCA1與分級(jí)為G2-G3的膀胱癌顯著相關(guān)[24]。UCA1不僅對(duì)膀胱癌診斷有意義，還參與膀胱癌對(duì)化學(xué)藥物敏感性的調(diào)控。Pan等人[25]發(fā)現(xiàn)UCA1通過(guò)調(diào)節(jié)UCA1/CREB/miR-196a-5p信號(hào)途徑，促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞對(duì)順鉑/吉西他濱化學(xué)敏感性，此發(fā)現(xiàn)將成為膀胱癌化療的新靶點(diǎn)。此外，UCA1可作為膀胱癌預(yù)后的判斷指標(biāo)，Lebrun等人[26]對(duì)208名尿路上皮膀胱癌患者的UCA1、p53、Ki67檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)UCA1與腫瘤預(yù)后因子p53、Ki67的表達(dá)具有相關(guān)性。

UCA1與肺癌

肺癌是導(dǎo)致癌癥死亡的主要原因之一，2013年中國(guó)近60萬(wàn)人死于肺癌[27]。UCA1可調(diào)控肺癌細(xì)胞增殖、遷移、侵襲，Wu等人[3]發(fā)現(xiàn)UCA1通過(guò)調(diào)節(jié)mi-193a及其下游蛋白HMGB1，即UCA1/miR-193a/HMGB1信號(hào)途徑，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增殖、遷移。另外，Li等人發(fā)現(xiàn)敲除UCA1后可顯著抑制肺癌A549細(xì)胞活力、遷移、侵襲及細(xì)胞周期進(jìn)程，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡[28]。

UCA1調(diào)節(jié)肺癌靶向藥物治療的敏感性，Cheng等人[29]進(jìn)行了lncRNAs/mRNA芯片表達(dá)譜分析，并與親本吉非替尼敏感的PC9細(xì)胞相比，在獲得性吉非替尼抗性PC9/R細(xì)胞中的UCA1呈高表達(dá)。此外，Cheng等人[30]對(duì)比具有獲得性抗性的PC9/R、H1975細(xì)胞與具有原發(fā)性抗性的A549、H460、H23和H1299細(xì)胞，前者細(xì)胞中的UCA1表達(dá)更高。功能分析顯示，非T790M突變的PC9/R細(xì)胞中UCA1的敲低部分恢復(fù)了吉非替尼的敏感性，而具有T790M突變的H1975細(xì)胞仍保持吉非替尼耐藥；并且，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)UCA1通過(guò)激活A(yù)KT/mTOR軸和EMT促成非T790M獲得對(duì)EGFR-TKI的抗性[30]。另外，Hu等人[31]發(fā)現(xiàn)UCA1敲除后可顯著降低A549/DDP細(xì)胞中順鉑的IC50，而UCA1在NCI-H1299中過(guò)表達(dá)后可增加順鉑的IC50。

UCA1與乳腺癌

乳腺癌是全球女性癌癥死亡的第二大原因[17]。Chen等人[32]發(fā)現(xiàn)UCA1在原發(fā)性乳腺腫瘤中表達(dá)上調(diào)，并與晚期乳腺癌的臨床分期相關(guān)，具有促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展作用。隨后UCA1對(duì)乳腺癌的細(xì)胞增殖、侵襲、凋亡相關(guān)機(jī)制研究越來(lái)越多，Huang等人[33]發(fā)現(xiàn)UCAl可與異質(zhì)性胞核核糖核蛋白(hnRNP I)相互作用，調(diào)控細(xì)胞周期抑制蛋白P27的表達(dá)，參與調(diào)控乳腺癌細(xì)胞周期。此外，Tuo等人發(fā)現(xiàn)UCA1還可與miR-143結(jié)合，使miR-143的表達(dá)下調(diào)，從而調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的增殖及凋亡[4]。關(guān)于UCA1是否可調(diào)節(jié)乳腺癌化學(xué)藥物治療的抵抗性，Wu等人[34]證實(shí)UCA1可通過(guò)激活mTOR信號(hào)途徑增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞對(duì)他莫昔芬的抗性。另外，Zhu等人[35]也證實(shí)UCA1可通過(guò)UCA1/miR-18a/YAP1軸調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞對(duì)曲妥珠單抗的敏感性。

UCA1與肝細(xì)胞癌

肝細(xì)胞癌在癌癥相關(guān)死亡原因中排名第五，死亡率高、預(yù)后不良[17]。LncRNA用于肝細(xì)胞癌早期診斷、判斷預(yù)后的研究越來(lái)越多，其中UCA1也參與肝細(xì)胞癌的增殖、凋亡。Xiao等人研究發(fā)現(xiàn)UCA1通過(guò)抑制miR-203調(diào)節(jié)Snail2的表達(dá)，即UCA1通過(guò)調(diào)節(jié)UCA1/miR-203/Snail2信號(hào)途徑促進(jìn)肝細(xì)胞癌的進(jìn)展[5]。對(duì)于肝癌預(yù)后的相關(guān)研究證實(shí)UCA1可作為其獨(dú)立預(yù)后影響因素[36]。Zheng等人[37]對(duì)105名肝癌、105名良性肝病、105名健康志愿者檢測(cè)UCA1后分析結(jié)果顯示血清UCA1的高表達(dá)與高腫瘤分級(jí)、大小、陽(yáng)性血管侵犯及晚期TNM分期顯著相關(guān)，經(jīng)多變量分析顯示，血清高水平UCA1是肝細(xì)胞癌的獨(dú)立的不良預(yù)后因素。此外，有學(xué)者也證實(shí)UCA1在肝細(xì)胞癌組織中異常增高與轉(zhuǎn)移及術(shù)后存活具有相關(guān)性[38]，且血清UCA1與甲胎蛋白組合診斷肝癌可使其診斷靈敏度提高至100%[39]。以上研究均證實(shí)UCA1對(duì)肝癌有較高的臨床價(jià)值，但仍需大量研究其具體調(diào)控機(jī)制，證實(shí)其推廣于臨床的可行性。

UCA1與胃癌

胃癌(Gastric cancer，GC)是全球最常見(jiàn)的癌癥之一，由于缺乏特異性的生物標(biāo)志物，早期診斷困難，預(yù)后相對(duì)較差[17]。Li等人[40]發(fā)現(xiàn)UCA1可激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt/mTOR信號(hào)蛋白及其下游介質(zhì)，以此調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的增殖、凋亡。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)UCA1還可通過(guò)促進(jìn)Cbl-c介導(dǎo)的GRK2泛素化和降解來(lái)調(diào)節(jié)GRK2的蛋白穩(wěn)定性，從而增加胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力[6]。

臨床研究顯示UCA1在GC中高表達(dá)，一項(xiàng)研究檢測(cè)了80對(duì)GC樣本和鄰近正常胃組織中的UCA1表達(dá)[41]，結(jié)果顯示胃癌組織中的UCA1表達(dá)高于鄰近的非腫瘤組織，且高表達(dá)UCA1與腫瘤分期、大小、浸潤(rùn)程度、預(yù)后顯著相關(guān)[42]。同時(shí)檢測(cè)GC患者血漿中UCA1表達(dá)后分析發(fā)現(xiàn)其對(duì)GC有較高的診斷性能(AUC=0.928;P<0.001)[43]。

UCA1與結(jié)直腸癌

結(jié)腸直腸癌(Colorectal cancer，CRC)是最常見(jiàn)的癌癥類型之一，也是全球第三位致命的惡性腫瘤[17]。Bian等人[44]發(fā)現(xiàn)UCA1可與miR-204-5p競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性結(jié)合并抑制其活性，上調(diào)其下游蛋白CREB1在CRC的表達(dá)，從而調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、凋亡；此外，Yang等人[45]證實(shí)敲除UCA1可抑制CCL244細(xì)胞集落形成、增殖及細(xì)胞周期G2/M阻滯，從而調(diào)控結(jié)直腸癌的進(jìn)展。臨床標(biāo)本檢測(cè)分析顯示，CRC患者原發(fā)腫瘤組織中UCA1的上調(diào)與腫瘤分期、腫瘤大小、深度以及不良預(yù)后相關(guān)，提示UCA1可作為散發(fā)性CRC的潛在生物標(biāo)志物[46]。UCA1可參與調(diào)節(jié)多種腫瘤，但具體生物學(xué)功能、機(jī)制尚不明確，仍需大量樣本研究為腫瘤的探索開(kāi)辟一條新道路。

UCA1與卵巢癌

卵巢癌(Ovarian cancer，OC)在女性惡性腫瘤致死率排名第五，因缺乏早期診斷、治療使其預(yù)后極差[17]。有學(xué)者證實(shí)UCA1的高表達(dá)與OC患者對(duì)化療的反應(yīng)有關(guān)，Kaplan-Meier分析顯示高UCA1表達(dá)與OC患者的較差總生存期相關(guān)，證實(shí)其是OC患者預(yù)后的獨(dú)立因素[47][8]。UCA1還參與調(diào)節(jié)OC對(duì)紫杉醇的敏感性，Wang等人[8]發(fā)現(xiàn)與其親代細(xì)胞(SKOV3和HeyA-8)相比，UCA1在紫杉醇(PTX)抗性O(shè)C細(xì)胞(SKOV3/PTX、HeyA-8/PTX)中上調(diào)，此外，抑制UCA1表達(dá)可增強(qiáng)紫杉醇誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，進(jìn)而提高SKOV3/PTX、HeyA-8/PTX細(xì)胞對(duì)PTX的敏感性。然而UCA1在卵巢癌方面研究較少，具體機(jī)制不明，但結(jié)合目前所有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，UCA1將有望作為OC的治療新靶點(diǎn)以及預(yù)后分子標(biāo)志物。

UCA1與其他腫瘤

UCA1還參與調(diào)節(jié)食管癌[9]、黑色素瘤[10]、甲狀腺瘤[11]、口腔鱗狀細(xì)胞癌[12]、神經(jīng)膠質(zhì)瘤[13]等細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移和侵襲等。其中，黑色素瘤是一種具有高度侵襲性的惡性腫瘤，Wei等人發(fā)現(xiàn)抑制UCA1的表達(dá)可使黑色素瘤細(xì)胞周期G0/G1停滯及抑制細(xì)胞增殖、侵襲，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)UCA1通過(guò)調(diào)控UCA1/miR-507/FOXM1軸調(diào)控黑色素瘤細(xì)胞增殖[10]。另外，Zhao等人[48]取63例神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織標(biāo)本與正常腦組織標(biāo)本檢測(cè)UCA1的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者明顯高于后者，且UCA1高表達(dá)與腫瘤分級(jí)、預(yù)后相關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)UCA1可通過(guò)上調(diào)cyclin D1轉(zhuǎn)錄促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖及細(xì)胞周期進(jìn)程[13]。

展 望

現(xiàn)有研究已證實(shí)UCA1在膀胱癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌、結(jié)直腸癌、肝細(xì)胞癌、食管癌、黑色素瘤、口腔癌等惡性腫瘤中發(fā)揮致癌重要，但具體作用機(jī)制尚不明確。此外目前證實(shí)UCA1對(duì)腫瘤臨床的診斷、預(yù)后、耐藥方面有重要作用，但仍未明確其具體調(diào)控機(jī)制，無(wú)法精確用于臨床。此外，研究闡明UCA1蛋白的生物化學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)以及UCA1-microRNA相互作用，可能為未來(lái)開(kāi)發(fā)針對(duì)主要類型的人類癌癥的潛在治療策略提供前景。總之，UCA1在腫瘤的相關(guān)研究仍需大量數(shù)據(jù)證實(shí)其具體調(diào)控機(jī)制，為臨床腫瘤的診斷、治療提供新策略。