長鏈非編碼RNA及其相關(guān)信號通路在宮頸癌中的研究

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宮頸癌的發(fā)病率僅次于乳腺癌，位居女性惡性腫瘤的第二位。宮頸癌每年新發(fā)病例超過50萬，死亡人數(shù)超過30萬[1]。高危型人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）持續(xù)性感染是宮頸癌發(fā)生的主要原因，如16型和18型。在過去的20年中，盡管HPV疫苗的使用降低了宮頸癌的發(fā)病率，但晚期轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和耐藥等因素導(dǎo)致患者死亡率仍較高。因此，有必要開發(fā)宮頸癌早期診斷的新工具和尋找有效治療的新靶點。

20世紀70年代以來，隨著H19和HOTAIR等長鏈非編碼 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的重要研究成果相繼問世，lncRNA逐漸受到關(guān)注。多項研究表明lncRNA在腫瘤組織與癌旁組織中表達差異顯著，并且與患者的臨床病理特征及預(yù)后密切相關(guān)[2]。因此，lncRNA能否成為宮頸癌生物標記物或治療靶點引起了學者們極大的關(guān)注。現(xiàn)將已被證實在宮頸癌組織/細胞中差異表達的lncRNA進行梳理歸類，并對其分子機制及生物效應(yīng)進行簡要闡述，以期找到用于診斷宮頸癌的高效生物標記物和潛在治療靶點。

1 LncRNA

LncRNA長度超過200 nt，主要由不編碼蛋白質(zhì)的DNA分子轉(zhuǎn)錄形成，少數(shù)可翻譯成肽段。LncRNA具有誘導(dǎo)、支架和（或）增強子RNA的功能，其可通過轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等方式影響細胞的增殖、凋亡和侵襲等生物學過程，參與疾病的發(fā)生、發(fā)展[3]。

1.1 LncRNA的起源和分類學者們根據(jù)lncRNA與信使 RNA（messenger RNA，mRNA）的相似性，推測其來源：①編碼蛋白質(zhì)的基因發(fā)生突變和轉(zhuǎn)錄；②染色體重排，其中非編碼片段連接在一起；③通過逆轉(zhuǎn)錄成為功能性非編碼返座基因和非功能性非編碼返座假基因；④相鄰基因串聯(lián)重復(fù)事件；⑤轉(zhuǎn)座元件的插入[4]。根據(jù)lncRNA與鄰近蛋白編碼轉(zhuǎn)錄本的相關(guān)性，可將其分為正義（sense）lncRNA、反義（antisense）lncRNA、雙向（bidirectional）lncRNA、基因間（intergenic）lncRNA 和基因內(nèi)（intronic）lncRNA[5]。

1.2 LncRNA的生物學功能隨著對lncRNA研究的深入，相繼發(fā)現(xiàn)lncRNA可作為信號分子、引導(dǎo)分子、誘餌分子、支架分子、增強子RNA以及仍在研究中的功能性短肽發(fā)揮生物學功能。LncRNA可以通過募集某些RNA或蛋白質(zhì)來共同調(diào)節(jié)靶基因的表達；lncRNA可以作為競爭性內(nèi)源性RNA（ceRNA）通過“海綿吸附”微小RNA（miRNA）并抑制其表達從而使下游分子脫離限制，啟動轉(zhuǎn)錄；還可作為信號分子調(diào)控其他基因的表達；利用自身特定的空間構(gòu)象，通過導(dǎo)向作用方式引導(dǎo)RNA結(jié)合蛋白到達調(diào)控位點，順式或反式調(diào)節(jié)目的基因的表達；lncRNA自身含有多個結(jié)構(gòu)域，既能結(jié)合抑制分子，也能結(jié)合效應(yīng)分子，為相關(guān)分子的復(fù)合體裝配提供平臺支架，發(fā)揮支架分子的功能[6-7]。同一種lncRNA可能在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中承擔多種角色，因此充分挖掘lncRNA的功能及作用機制將為腫瘤的診斷和治療打開新的思路。

2 宮頸癌相關(guān)lncRNA及其信號通路

已證實，lncRNA在白血病、膠質(zhì)母細胞瘤、肝癌、結(jié)直腸癌等腫瘤發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用，與蛋白編碼基因類似，與多種細胞信號通路相關(guān)[8]。盡管已發(fā)現(xiàn)一些lncRNA異常表達在宮頸癌的發(fā)展中發(fā)揮一定作用，但其具體作用機制的研究仍處于起步階段。

2.1 Wnt信號通路Wnt信號傳導(dǎo)途徑包括經(jīng)典的Wnt/β連環(huán)蛋白（β-catenin）信號傳導(dǎo)途徑和非經(jīng)典的Wnt信號傳導(dǎo)途徑。非經(jīng)典的Wnt信號傳導(dǎo)途徑又可以分為Wnt/鈣信號傳導(dǎo)途徑和Wnt/平面細胞極性（PCP）途徑。Wnt信號傳導(dǎo)途徑常見的下游靶基因有c-myc、E-鈣黏蛋白和細胞周期蛋白D1（cyclin D1），通過調(diào)節(jié)其表達可以影響細胞生長和分化、個體發(fā)育、遺傳穩(wěn)定性、凋亡、干細胞的自我更新以及成年組織穩(wěn)態(tài)的維持等過程[9]。據(jù)報道MEK抑制劑可以激活結(jié)直腸癌中的Wnt信號傳導(dǎo)途徑，從而改變干細胞的可塑性[10]；環(huán)狀RNA circβ-catenin調(diào)控Wnt信號通路的活性促進肝癌細胞的增殖[11]。

2.1.1 BLACAT1早期研究表明，BLACAT1（又稱為LINC-UBC1）可以作為尿路上皮癌、胃癌和結(jié)腸直腸癌等癌癥的致癌基因[12]。BLACAT1對宮頸癌細胞增殖、侵襲和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）過程有促進作用。Wang等[13]對BLACAT1在宮頸癌中作用機制的研究發(fā)現(xiàn)，伴隨BLACAT1的低表達，β-catenin和基質(zhì)金屬蛋白酶7（MMP-7）的表達水平也顯著下降，表明BLACAT1正向調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路，促進宮頸癌的擴散和轉(zhuǎn)移。研究還發(fā)現(xiàn)BLACAT1高表達與國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（FIGO）分期晚期、遠處轉(zhuǎn)移和較差的組織學分級顯著相關(guān)。這意味著BLACAT1可作為潛在的宮頸癌預(yù)后生物標記物。

2.1.2 DGCR5其在胃癌、肝癌和膀胱癌等腫瘤中扮演抑制腫瘤發(fā)展的角色[14]，且在宮頸癌中也發(fā)揮相似的作用，而Wnt信號傳導(dǎo)通路在上述腫瘤中均異常激活。Liu等[15]研究發(fā)現(xiàn)DGCR5在宮頸癌細胞中的表達顯著低于正常宮頸細胞，Wnt信號通路異常激活。CCK8和EDU實驗結(jié)果表明，DGCR5表達水平增加后，宮頸癌細胞的增殖能力受到顯著抑制。蛋白質(zhì)印跡（Western blotting）結(jié)果顯示，當DGCR5表達較低時，β-catenin的表達增加，糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）的表達下降，提示DGCR5可以調(diào)節(jié)Wnt信號通路。隨后通過裸鼠荷瘤實驗再次證實，DGCR5過表達可通過靶向Wnt信號通路抑制宮頸癌的進展。另外，lncRNAs還可以作為miRNA的前體RNA，如H19是miR-675的前體RNA。因此，研究此類lncRNA的作用需要考慮其衍生miRNA的靶點。而DGCR5是否有特定的靶向miRNA，以及是否還參與了其他信號通路仍需進一步研究。

2.2 磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信號通路在PI3K的催化作用下，二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）轉(zhuǎn)化為三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3），PIP3作為第二信使激活下游的蛋白激酶（如Akt）。PI3K/Akt信號傳導(dǎo)途徑的異常激活改變了多種下游信號分子的表達水平，與細胞增殖和凋亡、葡萄糖轉(zhuǎn)運等生物過程緊密相關(guān)[16]。同時，在調(diào)節(jié)腫瘤細胞對放化療耐受程度方面，PI3K/Akt信號通路也起到了關(guān)鍵作用。比如lncRNA OGFRP1與PI3K/Akt/GSK-3β通路的異常激活有關(guān)，可加快子宮內(nèi)膜癌的進展[17]；PI3K/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路可調(diào)控卵巢惡性腫瘤的形成、遷移、侵襲和放化療抵抗[18]。

2.2.1 MALAT1Guo 等[19]研究表明，MALAT1 可以促進宮頸癌的生長和遷移。降低MALAT1的表達后，宮頸癌細胞對順鉑化療的抵抗得以逆轉(zhuǎn)，腫瘤細胞凋亡進程加快。表明阻斷MALAT1在宮頸癌中的活性是一種潛在的治療方法。已證實PI3K/Akt傳導(dǎo)途徑的失活可改善腫瘤細胞對化療藥物的抵抗，提高治療效果。MALAT1過表達后，磷酸化PI3K和磷酸化Akt明顯上調(diào)。相反，沉默MALAT1后PI3K/Akt通路失活[20]。這為PI3K/Akt信號通路作為宮頸癌順鉑耐藥的治療靶點提供依據(jù)。癌細胞耐藥主要是由于抗凋亡能力提高，而細胞凋亡途徑包括線粒體途徑、死亡受體途徑以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑。MALAT1的具體作用途徑還需進一步探索。

2.2.2 核富集轉(zhuǎn)錄體1（NEAT1）LncRNA NEAT1在許多正常組織中表達，但在各種腫瘤中表達上調(diào)，如肺癌、肝癌、結(jié)腸直腸癌、腦膜瘤甚至白血病。作為重要的致癌基因，NEAT1促進腫瘤的新血管形成，提高腫瘤細胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力[21]。Guo等[22]研究發(fā)現(xiàn)NEAT1在宮頸癌組織和癌旁組織差異表達。Western blotting結(jié)果表明，PI3K和Akt的磷酸化水平降低是隨著NEAT1沉默發(fā)生的，PI3K/Akt通路下游靶基因cyclin D1和周期蛋白依賴性激酶4（CDK4）的表達水平也隨之降低。因此，PI3K/Akt信號通路參與NEAT1的促癌過程。而PI3K/Akt信號通路及其下游分子是否可以成為宮頸癌診斷或治療的靶點尚未得到證實。

2.3 STAT3信號通路經(jīng)典的STAT3信號傳導(dǎo)途徑的活化依賴細胞因子或生長因子等配體與細胞表面相應(yīng)受體結(jié)合。磷酸化STAT3轉(zhuǎn)運入核與特定的DNA序列結(jié)合，啟動癌癥表型相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[23]。有研究表明，套細胞淋巴瘤中SOX11的表達受到cyclinD1和STAT3的調(diào)控[24]；ZEB1和白細胞介素6/11（IL-6/11）-STAT3信號通路通過不同方式調(diào)節(jié)S100蛋白的表達來激發(fā)胰腺癌細胞的侵襲潛能[25]。盡管大量的證據(jù)表明STAT3是癌癥理想的治療靶點，但針對STAT3信號通路的有效干預(yù)措施十分有限。因此，仍需對STAT3信號通路進行深入研究，以尋找有效的方法治療癌癥。

2.3.1 UICCSu等[26]通過芯片分析發(fā)現(xiàn)lnc-UICC是宮頸癌組織中高度表達的基因之一，且其表達水平與FIGO分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和預(yù)后存在關(guān)聯(lián)。體內(nèi)外實驗結(jié)果均表明lnc-UICC過表達能顯著促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。機制研究表明，lnc-UICC通過兩種互補的方式促進STAT3的激活：lnc-UICC通過與IL-6啟動子結(jié)合調(diào)控IL-6的轉(zhuǎn)錄，進一步促進STAT3磷酸化及入核發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄激活作用；lnc-UICC還可直接與磷酸化STAT3相互作用，通過保護其不受蛋白酶體降解而提高其蛋白穩(wěn)定性。此外，lnc-UICC是一種STAT3應(yīng)答的lncRNA，STAT3可以與lnc-UICC啟動子結(jié)合，增強其轉(zhuǎn)錄，說明lnc-UICC與IL-6/STAT3信號通路之間存在正反饋回路，從而促進宮頸癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移。雖然該研究證實了UICC與STAT3之間存在相互作用的關(guān)系，但是它們之間的結(jié)合位點以及UICC如何保護STAT3不被降解的具體機制尚不清楚。此外，UICC是通過芯片分析發(fā)現(xiàn)的lncRNA，目前的研究較少，其在宮頸癌中是否還發(fā)揮其他功能仍不可知。

2.3.2 生長阻滯特異性轉(zhuǎn)錄因子5（GAS5）研究者在cDNA文庫中發(fā)現(xiàn)了可以誘導(dǎo)細胞周期停滯、促進細胞凋亡的lncRNA——GAS5。GAS5作為抑癌基因在不同類型的腫瘤組織中低表達。研究發(fā)現(xiàn)，GAS5具有控制腫瘤的進展和預(yù)后、侵襲和轉(zhuǎn)移、細胞凋亡和放療耐受等功能[27]。有研究提出宮頸癌組織中GAS5表達水平越低，患者的生存期越短，預(yù)后越差。功能實驗表明，GAS5過表達可降低宮頸癌耐藥細胞系的細胞存活率，加快細胞凋亡。而GAS5低表達后細胞凋亡明顯減少。Yao等[28]研究發(fā)現(xiàn)miR-21在宮頸癌中高表達且發(fā)揮致癌作用。最新的研究發(fā)現(xiàn)GAS5與miR-21呈負相關(guān)[29]。此外，在高表達GAS5的細胞中，與miR-21相關(guān)的蛋白STAT3和E2F3的磷酸化水平降低，而沉默GAS5可以增加這2種蛋白的表達。GAS5缺陷還可降低miR-21靶蛋白金屬蛋白酶組織抑制劑3（TIMP3）和程序性細胞凋亡因子4（PDCD4）的表達。預(yù)示GAS5有望成為宮頸癌的治療靶點。

2.4 其他信號通路除上述信號通路以外，還有許多其他的信號通路參與宮頸癌的發(fā)生和發(fā)展，例如uc.206通過靶向P53信號通路來調(diào)控宮頸癌細胞的增殖和凋亡[30]；DANCR介導(dǎo)的miRNA-665通過細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）/SMAD信號通路調(diào)控宮頸癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[31]；HOXD-AS1通過激活Ras/ERK信號通路加快宮頸癌細胞的增殖過程[32]。并且同一種lncRNA可以同時調(diào)控不同的信號通路，如HOTAIR可通過STAT3、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）以及NOTCH等信號通路從不同層面調(diào)控宮頸癌的進展[33-35]。

3 結(jié)語

LncRNA在宮頸癌進展各個階段的作用日漸清晰，如已證實LUCAT1、CERNA2等lncRNA是宮頸癌患者預(yù)后預(yù)測標記物[36]。相信未來lncRNA可以用于預(yù)測預(yù)后和對患者進行分層，以便根據(jù)患者的不同需求進行個體化治療。因此，結(jié)合不斷發(fā)展的分子生物學技術(shù)，深入探究lncRNA的結(jié)構(gòu)、功能及其涉及的信號通路，有望為宮頸癌的預(yù)防、診斷和治療提供新的靶點。