長(zhǎng)鏈非編碼RNA HOTAIR與實(shí)體腫瘤相關(guān)研究進(jìn)展

葛繁梅，劉宥君

(1.延安大學(xué)附屬醫(yī)院血液免疫科，陜西延安716000；2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，陜西西安710061)

根據(jù)2015年2月4日《CA：臨床醫(yī)生雜志》發(fā)布表明，2012年全球57%的癌癥患者及65%癌癥死亡患者來源于發(fā)展中國(guó)家。近年來研究發(fā)現(xiàn)，同源盒基因反轉(zhuǎn)錄RNA(HOX transcript antisense RNA,HOTAIR)在多種實(shí)體腫瘤中表達(dá)增高，并且與腫瘤生長(zhǎng)、侵襲等有相關(guān)性。腫瘤細(xì)胞中HOTAIR的高表達(dá)可通過抑制抑癌基因的表達(dá)，最終表現(xiàn)出促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的作用；相反下調(diào)其表達(dá)則可使腫瘤生長(zhǎng)抑制、轉(zhuǎn)移能力減低。另外有研究還發(fā)現(xiàn)HOTAIR可影響腫瘤化療藥物的敏感性。本文就有關(guān)長(zhǎng)鏈非編碼RNA(Longnoncoding RNA,Lnc RNA)HOTAIR作用機(jī)制及在實(shí)體瘤方面的研究予一綜述。

1 長(zhǎng)鏈非編碼RNA HOTAIR的概述

Rinn等[1]對(duì)人體11種成纖維細(xì)胞中由HOX基因轉(zhuǎn)錄的非編碼RNA進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)位于第12號(hào)染色體HOXC基因座的一種特殊Lnc RNA，僅有一條DNA編碼該Lnc RNA，并且與HOX基因序列不在同一條DNA鏈上，將其命名為HOTAIR。He等[2]發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物中表達(dá)的Lnc RNA HOTAIR定位于染色體12q13.13的HOXC11與HOXC12之間。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR基因序列的保真度較低，但其結(jié)構(gòu)具有高度保守性，其中長(zhǎng)外顯子6的B結(jié)構(gòu)域尤為保守，這提示B區(qū)域可能為HOTAIR的核心功能區(qū)域。HOTAIR也可作為組蛋白修飾復(fù)合物的支架，Tsai等[3]發(fā)現(xiàn)了HOTAIR的5’及3’端結(jié)構(gòu)域可分別與PRC2、LSD1/REST/CoREST復(fù)合體相結(jié)合，HOTAIR作為三角架的作用引導(dǎo)PRC2與LSD1形成復(fù)合體，與此同時(shí)介導(dǎo)該復(fù)合物移動(dòng)至特定的基因組位點(diǎn)，使染色體H3K27me3和組蛋白H3第4位賴氨酸二甲基化，使該位點(diǎn)部分堿基表觀遺傳學(xué)沉默。

2 HOTAIR在實(shí)體腫瘤中的作用機(jī)制

有研究發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞中強(qiáng)制表達(dá)HOTAIR誘導(dǎo)PRC2的全基因組模式轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致組蛋白H3第27位賴氨酸甲基化[4]，致使目的基因表達(dá)的下調(diào)，從而對(duì)Wnt/β-catenin、P53等信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)控，并與microRNA相互作用。

2.1 HOTAIR對(duì)Wnt信號(hào)通路的調(diào)控

Wnt信號(hào)通路在調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖遷移以及控制腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[5]，研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR可以通過WIF-1激活Wnt通路從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。①表觀遺傳學(xué)調(diào)控：HOTAIR能誘導(dǎo)PRC2復(fù)合物的重定位[6]，增加WIF-1啟動(dòng)區(qū)域H3K27的甲基化程度，從而改變表觀遺傳，導(dǎo)致WIF-1基因沉默[7]。②遺傳學(xué)水平調(diào)控：HOTAIR可以使WIF-1(Wnt/β-catenin信號(hào)通路的一個(gè)關(guān)鍵抑制因子)表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致Wnt通路發(fā)生異常激活，細(xì)胞質(zhì)中β-catenin APC/Axin1降解復(fù)合物被破壞[8]，減少β-catenin的降解，作為轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)下游基因的表達(dá)起調(diào)控作用，誘導(dǎo)腫瘤的形成、促進(jìn)侵襲與遷移。

2.2 HOTAIR對(duì)Akt信號(hào)通路的調(diào)控

Akt信號(hào)通路的激活能促進(jìn)細(xì)胞存活及調(diào)控細(xì)胞周期，進(jìn)而表現(xiàn)出促進(jìn)細(xì)胞增殖、增加侵襲性的作用。HOTAIR通過激活A(yù)kt通路，調(diào)控腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。Li等[9]發(fā)現(xiàn)HOTAIR使PTEN基因啟動(dòng)子的甲基化增加，從而下調(diào)PTEN(ATK通路上游重要的抑癌基因，抑制Akt通路激活)基因的表達(dá)。HOTAIR對(duì)PTEN表達(dá)的抑制作用則激活了Akt通路，使下游的MMP-9等基因表達(dá)上調(diào)，同時(shí)使BAX、FOXO1等基因表達(dá)下調(diào)，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞增殖及轉(zhuǎn)移并減少了細(xì)胞凋亡。

2.3 HOTAIR對(duì)p53等信號(hào)通路的調(diào)控

p53是一種腫瘤抑制蛋白，對(duì)多種基因表達(dá)具有調(diào)節(jié)作用。p21基因是細(xì)胞周期蛋白依靠性激酶抑制劑家族中的重要成員。p21和p53可作為細(xì)胞周期G1的檢查站，即DNA損傷后未進(jìn)行修復(fù)，則無法通過，降低了受損DNA的復(fù)制和積累，從而發(fā)揮抑癌作用。HOTAIR激活A(yù)kt通路后，活化的Akt蛋白也對(duì)p53蛋白活性有抑制作用，進(jìn)而上調(diào)Bcl-2、下調(diào)Bax的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，表現(xiàn)為促腫瘤的功能；HOTAIR同時(shí)可通過Akt及p53促進(jìn)促血管生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和抑制抗血管生成因子(TGF-β)促進(jìn)腫瘤血管形成，表現(xiàn)出促腫瘤作用[10]。此外，活化的Akt可使Rb蛋白的磷酸化增加，進(jìn)而增強(qiáng)E2F轉(zhuǎn)錄因子活性，使細(xì)胞通過G1期，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖[11]。

2.4 HOTAIR與microRNA的相互作用

HOTAIR和miR-130a結(jié)合[12]，通過下調(diào)miR-130a的表達(dá)更進(jìn)一步抑制PTEN等基因的表達(dá)。通過激活A(yù)kt信號(hào)通路，進(jìn)而對(duì)腫瘤的惡性表型造成影響。HOTAIR也可以與miRNA形成ceRNAs(competing endogenous RNAs)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以相互調(diào)控的方式參與腫瘤的進(jìn)展。HOTAIR還可以以miRNA海綿形式與miR-331-3p或miR-124結(jié)合[13]，通過促進(jìn)HER2等基因的表達(dá)，使Akt信號(hào)通路激活，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲轉(zhuǎn)移。此外HOTAIR通過下調(diào)HoxD10，間接使miR-7的表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)EGFR基因表達(dá)，激活A(yù)kt信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲與轉(zhuǎn)移[14]。

3 HOTAIR與部分腫瘤的關(guān)系

大量研究報(bào)道，HOTAIR在肺癌，乳腺癌，肝癌，胰腺癌[15]等多種實(shí)體腫瘤中均有不同程度高度表達(dá)，且與腫瘤的復(fù)發(fā)、腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移以及預(yù)后不良等有著密切相關(guān)性。

3.1 HOTAIR與乳腺癌

Gupta等[16]研究發(fā)現(xiàn)，與正常乳腺組織比較，在原發(fā)性和轉(zhuǎn)移型乳腺癌中HOTAIR表達(dá)均顯著增高。體外實(shí)驗(yàn)證明上調(diào)HOTAIR在乳腺癌細(xì)胞株中表達(dá)，腫瘤細(xì)胞的增殖性及侵襲性均增高；反之，下調(diào)HOTAIR表達(dá)，腫瘤細(xì)胞的增殖及侵襲性受到抑制。研究還發(fā)現(xiàn)，HOTAIR表達(dá)上調(diào)使PRC2重定位，進(jìn)而抑制抑癌基因表達(dá)(細(xì)胞黏附分子原鈣黏和連接黏附分子2等)，影響血管形成、細(xì)胞黏附，進(jìn)而使癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移侵襲性增強(qiáng)，表明HOTAIR與PRC2之間的相互作用可對(duì)腫瘤的侵襲性產(chǎn)生影響。另外，降低HOTAIR的表達(dá)，導(dǎo)致H3K27甲基化，從而逆轉(zhuǎn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化進(jìn)程，降低乳腺癌細(xì)胞的侵襲性。Chisholm等[17]發(fā)現(xiàn)HOTAIR和EZH2(PRC2亞組中的一個(gè)重要催化亞基)具有顯著相關(guān)性，兩者在發(fā)生乳腺癌轉(zhuǎn)移的患者中表達(dá)水平較原發(fā)性的高，且兩者同時(shí)表達(dá)提示患者預(yù)后不良。

3.2 HOTAIR與肺癌

有研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR在肺小細(xì)胞癌晚期伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者組織中明顯高表達(dá)，尤其是發(fā)生腦轉(zhuǎn)移患者中表達(dá)更高[18]。Wang等[19]通過實(shí)驗(yàn)證明，miR-326能促進(jìn)肺癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移，在肺癌細(xì)胞中沉默HOTAIR導(dǎo)致HOTAIR表達(dá)減少后，miR-326表達(dá)增加，提示HOTAIR可能對(duì)miR-326起負(fù)性調(diào)節(jié)作用。HOTAIR與耐藥性也有一定的關(guān)聯(lián)。p21WAF1/CIP1是介導(dǎo)DNA損傷后p53誘導(dǎo)的生長(zhǎng)停滯和凋亡，受HOTAIR抑制的基因HOTAIR促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞增殖、遷移，同時(shí)可抑制p21WAF1/CIP13使其對(duì)順鉑耐藥[20]。根據(jù)以上研究證明，HOTAIR在肺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，且與腫瘤耐藥有一定相關(guān)性，因此可利用HOTAIR來增加化療的敏感性以及降低耐藥性，提高肺癌的治療效果。

3.3 HOTAIR與肝癌

Gao等[21]發(fā)現(xiàn)，VEGF蛋白和基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase，MMP-9)在肝癌的發(fā)生發(fā)展有重要作用，故敲低肝癌細(xì)胞株中HOTAIR發(fā)現(xiàn)，VEGF和MMP-9的表達(dá)也減低，提示HOTAIR可能通過調(diào)節(jié)以上兩種蛋白表達(dá)促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。近年來有研究發(fā)現(xiàn)[22]，在體外抑制肝癌細(xì)胞HOTAIR的表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞增殖和侵襲的受抑制。同時(shí)通過半定量RT-PCR檢測(cè)，HOTAIR抑制后，Wnt和β-連環(huán)蛋白的表達(dá)水平下調(diào)。Fu等[23]發(fā)現(xiàn)，在肝細(xì)胞癌中，原癌基因Bmi-1是miR-218的下游功能性靶點(diǎn)，并且在HOTAIR抑制的腫瘤中被激活。肝細(xì)胞癌中HOTAIR和Bmi-1的表達(dá)上調(diào)，而miR-218的表達(dá)下調(diào)，且HOTAIR與miR-218表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，并與Bmi-1表達(dá)呈正相關(guān)。各研究均說明，在肝細(xì)胞癌中HOTAIR表達(dá)上調(diào)，且可通過不同機(jī)制促進(jìn)腫瘤發(fā)生及增加腫瘤的進(jìn)展速度，并與腫瘤復(fù)發(fā)相關(guān)。

3.4 HOTAIR與胰腺癌

HOTAIR在胰腺癌中表達(dá)上調(diào)，且其表達(dá)水平與胰腺癌分期、腫瘤侵襲力和轉(zhuǎn)移力正相關(guān)。Xie等[24]在研究中發(fā)現(xiàn)，胰腺癌患者組織中HOTAIR和PVT1的表達(dá)與胰腺正常組織比較顯著增加。腫瘤組織切除術(shù)后HOTAIR和PVT1的表達(dá)量有明顯的降低。提示HOTAIR和PVT1可用于胰腺癌的靶向治療；并發(fā)現(xiàn)胰腺癌中EZH2表達(dá)增高，若下調(diào)EZH2的表達(dá)能增加具有抑癌效應(yīng)的miRNA表達(dá)，其中包括miR-34a。研究還發(fā)現(xiàn)，HOTAIR通過其5′端與EZH2相結(jié)合，而敲除HOTAIR后降低了EZH2對(duì)miR-34a的抑制作用。這一過程可能是由于異染色質(zhì)的形成，EZH2能影響H3K9me2(異染色質(zhì)標(biāo)志)和1及1γ(胰腺癌細(xì)胞中的異染色質(zhì)相關(guān)蛋白)形成，這為胰腺癌的靶向治療提供了新思路。

3.5 HOTAIR與食管癌

回顧性研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR在食管癌中高表達(dá)水平，且在晚期食管癌、伴有淋巴轉(zhuǎn)移及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者組織中HOTAIR的表達(dá)水平更高。這表明增加的HOTAIR表達(dá)水平與食管癌的進(jìn)展相關(guān)。同時(shí)研究發(fā)HOTAIR表達(dá)越高食管癌患者預(yù)后越差且存活率越低，提示HOTAIR表達(dá)與患者預(yù)后之間的關(guān)系。體外研究，HOTAIR的沉默抑制了食管癌TE-1細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，表示HOTAIR可調(diào)節(jié)ESCC細(xì)胞的進(jìn)展?？傊芯拷Y(jié)果表明，HOTAIR的表達(dá)與ESCC患者的臨床分期和總生存時(shí)間密切相關(guān)，并且HOTAIR的上調(diào)在ESCC進(jìn)展中起重要作用。HOTAIR可為食管癌治療提供新的治療策略。

3.6 HOTAIR與其他腫瘤

Li等[25]研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR在喉鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)水平明顯增高，并且臨床分期越晚的患者HOTAIR的表達(dá)的水平越高。此外，HOTAIR是喉鱗狀細(xì)胞癌的獨(dú)立預(yù)后因素。Li等[26]發(fā)現(xiàn)HOTAIR表達(dá)在鼻咽癌組織中是正常組織的5.2～48.4倍，且其表達(dá)水平越高，臨床分期越晚，總生存率及預(yù)后越差，體外實(shí)驗(yàn)下調(diào)HOTAIR表達(dá)可抑制鼻咽癌細(xì)胞遷移、侵襲及增殖能力。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR在胃腸間質(zhì)瘤中高表達(dá)，且表達(dá)水平與風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)、侵襲轉(zhuǎn)移能力及生存率相關(guān)，應(yīng)用siRNA敲低HOTAIR，抑制了腫瘤細(xì)胞侵襲能力，說明HOTAIR與間質(zhì)瘤的侵襲相關(guān)。由此可見，HOTAIR可作為腫瘤預(yù)后判斷的標(biāo)志物。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，HOTAIR在多種腫瘤組織中表達(dá)均有高表達(dá)，通過調(diào)控腫瘤細(xì)胞多種信號(hào)通路，起著類似癌基因的作用。HOTAIR的表達(dá)增高促進(jìn)腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移能力，反之下調(diào)HOTAIR能顯著減低腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲能力，且HOTAIR的表達(dá)下調(diào)，可促進(jìn)細(xì)胞的凋亡以及增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。表明我們可以將HOTAIR作為新型治療靶點(diǎn)，通過降低內(nèi)源性HOTAIR的表達(dá)可抑制腫瘤的進(jìn)展，同時(shí)也可增加療效。目前，對(duì)HOTAIR的研究已取得一定的成果，為L(zhǎng)nc RNAs在機(jī)體病理學(xué)、生理學(xué)等方面的研究提供了新的思路和途徑，然而對(duì)HOTAIR自身的轉(zhuǎn)錄及基因調(diào)控機(jī)制尚待進(jìn)一步探索。可以預(yù)言，隨著對(duì)HOTAIR基因功能的不斷深入研究，不久HOTAIR將成為臨床腫瘤性疾病診治及逆轉(zhuǎn)化療耐藥的新靶點(diǎn)。