lncRNA調(diào)控miRNA的表達(dá)促腫瘤效應(yīng)的研究進(jìn)展

毛羽馳，張旭林，楊齡堅(jiān)，李 懿

作者單位：650032昆明，昆明醫(yī)科大學(xué)解放軍920醫(yī)院臨床學(xué)院（毛羽馳，張旭林）；解放軍920醫(yī)院腫瘤科（李 懿）；昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院（楊齡堅(jiān)）

癌癥是21世紀(jì)以來威脅人類的主要健康殺手，近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，癌癥新發(fā)病例和死亡病例不斷增加，其中癌癥死亡人數(shù)前3位依次為肺癌(160 000人)、肝癌(745 000人)和胃癌(723 000人)[1]。長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類轉(zhuǎn)錄長度超過200個核苷酸殘基的非編碼RNA，其本身不含有獨(dú)特的開放閱讀框，以RNA的形式在不同水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)程度。微小RNA(miRNA)是另一類特殊類型的非編碼RNA，其作用主要在RNA的沉默中引導(dǎo)分子。針對大多數(shù)蛋白編碼轉(zhuǎn)錄物，miRNA參與動物幾乎所有的發(fā)育和病理過程，其失調(diào)與許多人類疾病，尤其是癌癥有關(guān)[2]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA可通過競爭性結(jié)合miRNA，抑制miRNA表達(dá)及其對下游靶基因的負(fù)向調(diào)控作用[3]。干擾lncRNA的表達(dá)或誘導(dǎo)miRNA的過表達(dá)，能抑制腫瘤增殖、侵襲、遷移和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，為腫瘤治療提供新思路和方向。

1 lncRNA

1.1 lncRNA概述 人類基因組計(jì)劃(HGP)的研究結(jié)果表明，正常人類的基因組中，RNA中只有2%序列可編碼蛋白質(zhì)，大部分被轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA(ncRNC)，其中具有調(diào)控作用的包括微小RNA(micro RNA)和lncRNA。lncRNA作為近年來研究的一種腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物，參與腫瘤的增殖、侵襲和遷移進(jìn)展。根據(jù)基因位點(diǎn)解剖學(xué)特性，可將lncRNA分為正義 lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、基因內(nèi)lncRNA和基因間lncRNA。其中的正、反及雙向和基因內(nèi)、基因間所代表的是兩種轉(zhuǎn)錄方式。第一類正、反及雙向分別代表lncRNA的轉(zhuǎn)錄方向與其相鄰的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)錄方向相同、相反或兩者皆可；第二類即基因內(nèi)與基因間，分別代表lncRNA是從基因內(nèi)含子區(qū)轉(zhuǎn)錄得到，還是從兩基因間間隔區(qū)轉(zhuǎn)錄得到[4]。

1.2 lncRNA生物學(xué)功能 lncRNA以RNA形式通過調(diào)控蛋白質(zhì)的活性，作為亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組織框架，可通過多種模式起作用，并且是細(xì)胞中的關(guān)鍵調(diào)控分子。lncRNA可以具有多種分子功能，包括調(diào)控轉(zhuǎn)錄方式、調(diào)控蛋白質(zhì)活性、發(fā)揮結(jié)構(gòu)或組織作用、改變 RNA加工過程以及作為miRNA的前體等多層面的表達(dá)調(diào)控，參與染色體沉默和修飾、轉(zhuǎn)錄激活和干擾、激活原癌基因、促腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移等多種生物學(xué)功能。早期研究表明，lncRNA可能參與了靶基因的表觀遺傳調(diào)控，lncRNA的表觀遺傳調(diào)控通常導(dǎo)致靶基因的轉(zhuǎn)錄抑制。在這種調(diào)控模式下，lncRNA可作為連接不同蛋白質(zhì)單元的結(jié)構(gòu)鏈，因其存在能結(jié)合不同效應(yīng)分子的結(jié)構(gòu)域。這種結(jié)合同時增強(qiáng)了這些單元之間的接近性和隨后的相互作用，最終導(dǎo)致對靶基因的典型轉(zhuǎn)錄抑制作用[5]。

lncRNA與腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，已經(jīng)逐步發(fā)現(xiàn)，lncRNA可能發(fā)展為腫瘤診斷、治療和預(yù)后判斷的重要生物標(biāo)志物和靶點(diǎn)。在診斷方面，lncRNA的表達(dá)具有特異性和敏感性，尤其當(dāng)傳統(tǒng)影像學(xué)方法不易發(fā)現(xiàn)的時候，成為一項(xiàng)重要的腫瘤標(biāo)志物；在治療方面，在癌癥發(fā)病機(jī)制中，對lncRNA的研究為新的腫瘤治療方向提供了新思路[6]；在預(yù)后判斷方面，lncRNA調(diào)節(jié)異常與多種惡性腫瘤相關(guān)，多在腫瘤組織和細(xì)胞中高表達(dá)，促進(jìn)腫瘤增殖、遷徙和侵襲，并抑制癌細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)變。lncRNA表達(dá)量更高的患者，其術(shù)后總生存期往往更低，與患者的不良預(yù)后緊密相關(guān)。

2 miRNA

2.1 miRNA的生物學(xué)功能 miRNA是一類特殊的非編碼RNA，其長度約為19～25個核苷酸，可在真核生物中普遍觀察到。miRNA涉及生物調(diào)控的多個環(huán)節(jié)，包括對細(xì)胞周期、分化、發(fā)育、代謝以及機(jī)體衰老的調(diào)控作用。miRNA同時也作為潛在的腫瘤分子標(biāo)志物，其表達(dá)的改變與腫瘤的進(jìn)展過程相關(guān)，因此，其在腫瘤早期診斷、治療以及預(yù)后判斷中都有良好的應(yīng)用前景[7]。目前人類基因組中已記錄的miRNA約有2000多個，它們不具有開放閱讀框(ORF)，不編碼蛋白質(zhì)，但能夠與mRNA的3'-UTR(untranslated region)區(qū)的堿基互補(bǔ)配對，使其翻譯受到抑制，在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平對生物體內(nèi)基因時序性表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)[8]。

2.2 miRNA參與腫瘤進(jìn)展 隨著對miRNA參與腫瘤進(jìn)展的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境中具有高度穩(wěn)定性和組織、細(xì)胞來源特異性[9]。多項(xiàng)研究表明，miRNA在多種不同類型的腫瘤組織和細(xì)胞中的表達(dá)存在差異，同一腫瘤的不同演進(jìn)階段其miRNA的表達(dá)程度也不相同。不同miRNA針對不同腫瘤表現(xiàn)出的功能效應(yīng)也各有不同，既可增強(qiáng)癌基因或減少腫瘤抑制因子的表達(dá)以促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，也可下調(diào)腫瘤相關(guān)基因，延緩腫瘤增殖轉(zhuǎn)移的進(jìn)展。有研究顯示，在miRNA-221、miRNA-222、miRNA-181、miRNA-187及miRNA-146b的表達(dá)水平升高時，其在甲狀腺癌變的組織中的表達(dá)量明顯高于癌旁的正常組織，且在轉(zhuǎn)移癌組織中的表達(dá)量更高[10]。Shin等[11]發(fā)現(xiàn)，miR-21的過表達(dá)能抑制核轉(zhuǎn)錄因子-kappa B激活，介導(dǎo)幽門螺旋桿菌引起的炎癥發(fā)生，同時miR-21的過表達(dá)可促使被感染的正常黏膜進(jìn)展為慢性胃炎。其機(jī)制可能是由于核轉(zhuǎn)錄因子-kappa B和白細(xì)胞介素-6表達(dá)增多，激活了信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子-3的信號傳導(dǎo)，進(jìn)一步導(dǎo)致miR-21表達(dá)上升，促使正常黏膜向惡性方向轉(zhuǎn)變。此外，腫瘤細(xì)胞的迅速增殖需要消耗大量的氧氣和養(yǎng)分，急需血液供應(yīng)。為能在缺氧的微環(huán)境中生存，其較正常組織細(xì)胞相比，需要改變內(nèi)在基因的表達(dá)，以誘導(dǎo)血管生成，從而為腫瘤組織提供足夠的氧氣和養(yǎng)分。而此時缺氧誘導(dǎo)因(HIFs)就是腫瘤組織適應(yīng)缺氧條件下最重要的轉(zhuǎn)錄因子，其可通過協(xié)調(diào)各信號之間的級聯(lián)反應(yīng)來促進(jìn)新血管形成，從而提高腫瘤細(xì)胞的存活率[12]。miR-210可能是通過HIFs轉(zhuǎn)錄而上調(diào)最突出的microRNA，缺氧時miR-210的表達(dá)升高促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移。miR-210的表達(dá)水平在胰腺癌患者中顯著升高，可能作為胰腺癌診斷的潛在生物標(biāo)志物[13]。

大量研究表明，miRNA可通過下調(diào)腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)來抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲等生物學(xué)過程。在非小細(xì)胞肺癌中，發(fā)現(xiàn)miR-31的表達(dá)增加抑制了腫瘤細(xì)胞A549和腫瘤干細(xì)胞的生長，同時腫瘤細(xì)胞凋亡和壞死的比例顯著增加，miR-31長效模擬物可有效抑制腫瘤擴(kuò)增并殺傷腫瘤，表明miR-31具有抵抗腫瘤干細(xì)胞生長的潛力[14]。此外，在腦膠質(zhì)瘤中，miR-204-5p能夠抑制惡性腫瘤的增殖，其表達(dá)量與腫瘤的分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)。miR-204-5p在腫瘤組織中的表達(dá)低于正常腦組織，其表達(dá)量與腫瘤組織的惡性程度呈反比。同時miR-204-5p能夠參與RAB22A靶基因的負(fù)性調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而抑制膠質(zhì)瘤組織的進(jìn)展[15]。 Xue等[16]研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a作為p53負(fù)性調(diào)控的腫瘤抑制劑，能降低腫瘤細(xì)胞的增殖速率，減緩肺腫瘤生長。

3 lncRNA干預(yù)miRNA調(diào)控腫瘤發(fā)展

越來越多的證據(jù)表明，lncRNA可作為實(shí)體瘤中的生物標(biāo)志物，發(fā)揮靶向治療作用。競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA)是一種RNA間表達(dá)調(diào)控的新模式，通過ceRNA機(jī)制，miRNA可以與lncRNA競爭性結(jié)合，后者反過來抑制miRNA的表達(dá)及其對下游靶基因的負(fù)向調(diào)控[17]。Ren等[18]發(fā)現(xiàn)，CNQ1OT1可扮演ceRNA作用，干擾lncRNA中KCNQ1OT1的表達(dá)，能抑制肺癌細(xì)胞的增殖和侵襲，還抑制肺癌細(xì)胞的凋亡，并可用作潛在的癌基因來抑制LAD細(xì)胞惡性腫瘤和化學(xué)抗性。Gao等[19]證實(shí)，長鏈非編碼RNA-ROR(large intergenic ncRNA-regulator of reprogramming,lncRNA-ROR)作為一種典型的lncRNA，在胰腺癌中表達(dá)量顯著高于正常胰腺細(xì)胞，并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，降低患者術(shù)后生存率。沉默ROR表達(dá)，降低了與miR-415的競爭性結(jié)合，增加了miR-415的表達(dá)，其負(fù)性調(diào)控的nanog蛋白表達(dá)下調(diào)，降低胰腺癌細(xì)胞致瘤性和腫瘤增殖轉(zhuǎn)移能力。lncRNA H19也被證明可作為結(jié)直腸癌的致癌基因，與miR-138和miR-200a競爭性結(jié)合，拮抗它們的功能并抑制靶向基因Vimentin、ZEB1和ZEB2的表達(dá)，促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，誘導(dǎo)結(jié)直腸癌進(jìn)一步惡化[20]。

4 小結(jié)

隨著基因檢測技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)有的研究表明，人類基因中負(fù)責(zé)編碼的ncRNA僅為一小部分。通過對非編碼基因研究的不斷深入，各類腫瘤組織細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)有不同類型且表達(dá)量上升的lncRNA，且lncRNA在腫瘤中上調(diào)，均有組織細(xì)胞特異性，可能是因?yàn)?lncRNA與相對應(yīng)的miRNA間存在競爭性關(guān)系，通過ceRNA機(jī)制，競爭性結(jié)合miRNA，導(dǎo)致miRNA表達(dá)量下降，從而使其下游調(diào)控的相關(guān)蛋白表達(dá)上升，進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。因此，lncRNA可能適合作為未來新型治療方法的潛在生物標(biāo)志物和靶點(diǎn)。