長(zhǎng)鏈非編碼RNA在肝癌中的作用研究進(jìn)展

陳蛟，郝景程

成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院肝膽胰外科，成都 610500

肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是全球范圍內(nèi)常見的惡性腫瘤，其發(fā)病機(jī)制尚未明確。有研究表明，不同類別的非編碼RNA(noncoding RNA，ncRNA)在HCC發(fā)生中的調(diào)節(jié)作用與多種病因有關(guān)，如HBV、HCV和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。已知長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)中的miRNA(microRNA)在基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中起關(guān)鍵作用[1]。miRNA的失調(diào)與腫瘤抑制基因的失活及HCC中癌基因的激活有關(guān)[2]。現(xiàn)代高通量測(cè)序分析鑒定了大量非編碼的轉(zhuǎn)錄本，其中l(wèi)ncRNA通過(guò)與DNA、RNA或蛋白質(zhì)相互作用，參與肝癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移等過(guò)程。LncRNA是腫瘤研究的新興領(lǐng)域，其在肝癌發(fā)生中的重要性和復(fù)雜性逐漸被了解。本文總結(jié)最近新發(fā)現(xiàn)的和發(fā)揮抑癌基因功能的lncRNA，以及與肝癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和乙肝感染致肝癌相關(guān)的lncRNA，以期為基礎(chǔ)及臨床研究提供參考[3]。

1 LncRNA概述

人類基因組中超過(guò)90%為轉(zhuǎn)錄組，其中能編碼蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄組占整個(gè)基因組的不到2%，大部分為非編碼序列。隨著測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，已有大量lncRNA被鑒定出來(lái)。LncRNA是指超過(guò)200個(gè)核苷酸的ncRNA[3]，根據(jù)在基因組中的相對(duì)位置及方向，可分為正義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、基因間lncRNA和基因內(nèi)lncRNA。最初lncRNA被誤認(rèn)為是基因轉(zhuǎn)錄的噪聲，沒(méi)有其他功能，但是隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其具有調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑、調(diào)節(jié)DNA甲基化、組蛋白修飾、調(diào)節(jié)RNA代謝等方面的功能。此外，lncRNA還可發(fā)揮調(diào)節(jié)相鄰基因表達(dá)的作用，尤其表現(xiàn)在調(diào)控下游基因或被上游基因調(diào)控，從而充當(dāng)癌基因或抑癌基因的角色。有文獻(xiàn)報(bào)道，lncRNA在胃癌、乳腺癌、HCC等多種癌細(xì)胞中異常表達(dá)[4-6]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，lncRNA在肝癌發(fā)生、發(fā)展及臨床預(yù)后過(guò)程中具有重要作用[3]。

2 具有抑癌基因功能的lncRNA

2.1 TSLNC8(tumor suppressive long noncoding RNA on chromosome 8p12) TSLNC8位于人類染色體8p12，在HCC組織中通常表達(dá)下調(diào)。TSLNC8通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地與TKT和STAT3相互作用并調(diào)節(jié)STAT3-Tyr705和STAT3-Ser727磷酸化水平以及STAT3轉(zhuǎn)錄活性來(lái)發(fā)揮腫瘤抑制作用，從而導(dǎo)致IL-6/STAT3通路失活。TSLNC8是HCC的一個(gè)預(yù)后預(yù)測(cè)因子，其缺失與HCC的惡性特征高度相關(guān)，可作為HCC患者的預(yù)后指標(biāo)，TSLNC8-TKT-STAT3軸是HCC治療的潛在靶點(diǎn)[7]。

2.2 PSTAR PSTAR位于人類染色體12q22，由2664個(gè)核苷酸組成，幾乎不編碼蛋白質(zhì)，在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有表達(dá)。Geng等[8]發(fā)現(xiàn)，PSTAR通過(guò)誘導(dǎo)p53介導(dǎo)的細(xì)胞周期停滯抑制HCC細(xì)胞增殖和致瘤性。PSTAR可以結(jié)合核內(nèi)不均一核糖核蛋白K(hnRNP K)并增強(qiáng)其類泛素化修飾，從而加強(qiáng)hnRNP K和p53之間的相互作用，最終導(dǎo)致p53穩(wěn)定性增加，發(fā)揮腫瘤抑制作用。PSTAR在HCC組織中表達(dá)下調(diào)，并且低PSTAR表達(dá)預(yù)示HCC患者預(yù)后不良，尤其是具有野生型p53的患者。

2.3 miR503HG miR503HG是miR503的宿主基因，在肝癌組織中低表達(dá)。增強(qiáng)miR503HG表達(dá)可顯著抑制體外和體內(nèi)HCC細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。已知miR503HG可與HNRNPA2B1蛋白特異性結(jié)合，通過(guò)泛素-蛋白酶體途徑促進(jìn)HNRNPA2B1降解，降低p52和p65 mRNA的穩(wěn)定性，同時(shí)抑制HCC細(xì)胞中NF-κB信號(hào)通路[9]。此外，miR503HG可與miR503協(xié)同作用以抑制HCC細(xì)胞遷移。miR503HG的表達(dá)水平與肝癌患者的復(fù)發(fā)時(shí)間和總體生存率顯著相關(guān)，是影響腫瘤復(fù)發(fā)和生存率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

2.4 MIR22HG MIR22HG位于人類染色體17p13.3，這一區(qū)域在肝癌細(xì)胞中被認(rèn)為經(jīng)常發(fā)生缺失、高度甲基化或失去雜合性。MIR22HG是miR-22的宿主基因，其低表達(dá)與HCC患者的腫瘤進(jìn)展和預(yù)后不良有關(guān)。MIR22HG可通過(guò)衍生出的miR-22-3p競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合人抗原R(HuR)導(dǎo)致一系列癌基因表達(dá)下調(diào)以及HMGB1信號(hào)通路失活，還可直接與HuR相互作用并調(diào)節(jié)其亞細(xì)胞定位。MIR22HG與HuR競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，導(dǎo)致HuR穩(wěn)定的癌基因如β-catenin的表達(dá)減弱。MIR22HG通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移在腫瘤進(jìn)展中起關(guān)鍵作用，提示了其在HCC中作為腫瘤抑制因子和預(yù)后生物標(biāo)志物的潛在作用[10]。

3 肝癌發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的lncRNA

3.1 TCF7 TCF7位于人類5號(hào)染色體，位于基因HSPA4(heat shock 70 kD protein)及TCF7(T cell factor 7)之間，長(zhǎng)約3.6 kb，由3個(gè)外顯子組成。Wang等[11]通過(guò)轉(zhuǎn)錄組基因芯片分析鑒定出lncRNA TCF7。TCF7在腫瘤細(xì)胞及腫瘤干細(xì)胞中均高表達(dá)，但在正常肝臟及肝硬化組織中低表達(dá)。肝癌腫瘤干細(xì)胞的自我復(fù)制及腫瘤增殖均需要TCF7的參與。TCF7通過(guò)募集SWI/snf復(fù)合物于TCF7的啟動(dòng)子，從而調(diào)控其表達(dá)，同時(shí)導(dǎo)致Wnt信號(hào)通路激活。TCF7介導(dǎo)的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)可引起肝癌腫瘤干細(xì)胞自我更新和腫瘤傳播。

3.2 UFC1 UFC1是miRNA 34a的靶基因，可直接與mRNA的穩(wěn)定蛋白HuR相互作用而調(diào)節(jié)HCC細(xì)胞中β-連環(huán)蛋白的水平[12]，還可促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖并抑制細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)小鼠異種移植腫瘤的生長(zhǎng)。

3.3 HULC HULC可促進(jìn)體外細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，抑制順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。HULC在體外和體內(nèi)特異性結(jié)合YB-1(Y-box binding protein 1)蛋白。YB-1是翻譯失活的信使核糖核蛋白顆粒的主要成分，可使mRNA保持沉默狀態(tài)。HULC可以促進(jìn)YB-1蛋白磷酸化，從而導(dǎo)致YB-1從其結(jié)合的mRNA中釋放，促進(jìn)沉默的致癌mRNA的翻譯，包括細(xì)胞周期蛋白D1、細(xì)胞周期蛋白E1和基質(zhì)金屬蛋白酶3。HULC主要通過(guò)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶促進(jìn)YB-1蛋白磷酸化[13]。HCC組織中HULC的表達(dá)水平顯著高于鄰近的非癌組織。HULC的上調(diào)與肝癌分級(jí)和患者的總體生存期相關(guān)。

3.4 BRM BRM位于人類5號(hào)染色體，位于基因ACTBL2和PLK2之間，由6個(gè)外顯子(1321個(gè)核苷酸)組成，沒(méi)有編碼蛋白質(zhì)的功能。在肝癌腫瘤干細(xì)胞自我更新的維持和腫瘤發(fā)生過(guò)程中均需要BRM參與。在肝癌腫瘤干細(xì)胞中，BRM與BRM基因共同參與啟動(dòng)BRG1/BRM開關(guān)，同時(shí)BRG1與BRF復(fù)合物激活了YAP1信號(hào)通路。而且BRM及YAP1信號(hào)通路下游產(chǎn)物的表達(dá)水平與肝癌的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。BRM和YAP1信號(hào)通路可分別作為肝癌診斷的分子生物學(xué)標(biāo)志物和潛在的藥物治療靶點(diǎn)[14]。

3.5 MALATA1 MALATA1位于細(xì)胞核，長(zhǎng)度超過(guò)6 kb，在哺乳動(dòng)物中廣泛存在，對(duì)基因表達(dá)調(diào)控起重要作用。SR蛋白是一類RNA結(jié)合蛋白，可調(diào)控mRNA前體的可變剪接方式。MALAT1通過(guò)調(diào)控SR蛋白家族而發(fā)揮調(diào)控作用。MALATA1在肝癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，通過(guò)Wnt信號(hào)通路的激活以及致癌基因剪接因子SRSF1的產(chǎn)生而扮演原癌基因的角色。MALAT1可誘導(dǎo)SRSF1產(chǎn)生，調(diào)控SRSF1的剪接目標(biāo)，提高了抗凋亡剪接亞型的產(chǎn)生，并且通過(guò)調(diào)節(jié)S6K1的可變剪接，激活了mTOR信號(hào)通路。抑制SRSF1的表達(dá)廢除了MALAT1的致癌基因特性，提示對(duì)于MALATA1誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)變，SRSF1的產(chǎn)生以及mTOR信號(hào)通路的激活是必不可少的。有研究揭示了MALATA1在肝癌細(xì)胞中表現(xiàn)為原癌基因的機(jī)制，即通過(guò)SRSF1的表達(dá)上調(diào)而調(diào)節(jié)致癌基因的可變剪接方式[15]。此外，MALAT1還可通過(guò)調(diào)控腫瘤葡萄糖代謝發(fā)揮其促腫瘤生長(zhǎng)作用[16]。

4 與肝癌轉(zhuǎn)移相關(guān)的lncRNA

4.1 ATB Li等[17]發(fā)現(xiàn)ATB通過(guò)螯合miR-200上調(diào)ZEB1和ZEB2的表達(dá)，從而刺激上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，并通過(guò)與IL-11 mRNA結(jié)合提高其穩(wěn)定性并促進(jìn)其表達(dá)，激活STAT3信號(hào)通路，從而促進(jìn)早期和晚期腫瘤轉(zhuǎn)移。

4.2 MITA1 MITA1是一種由核RNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)的富含染色質(zhì)的lncRNA，可被能量應(yīng)激顯著誘導(dǎo)。MITA1的這種誘導(dǎo)受肝激酶B1-腺苷一磷酸激活的蛋白激酶(LKB1-AMPK)途徑和DNA甲基化控制。敲除MITA1可顯著抑制肝癌細(xì)胞的體外遷移和侵襲以及體內(nèi)轉(zhuǎn)移。MITA1可促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，這是腫瘤轉(zhuǎn)移的早期和中心步驟，其機(jī)制可能部分歸因于Slug(snail家族鋅指2)轉(zhuǎn)錄的增加。MITA1缺乏可降低間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)，尤其是Slug，而Slug過(guò)表達(dá)會(huì)顯著削弱MITA1沉默對(duì)HCC遷移和侵襲的抑制作用。在HCC組織中，MITA1和Slug前體的水平存在正相關(guān)關(guān)系。研究顯示，MITA1是HCC轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，且已鑒定的AMPK-MITA1-Slug軸可作為HCC的潛在治療策略[18]。

4.3 SNHG10及其同源物SCARNA13 Ma等[18]在64例HCC患者中發(fā)現(xiàn)，SNHG10與SCARNA13的表達(dá)呈正相關(guān)，而SNHG10或SCARNA13的高表達(dá)與總體存活率較低有關(guān)。SNHG10和SCARNA13協(xié)同促成HCC細(xì)胞的惡性表型，其中SNHG10充當(dāng)miR-150-5p的海綿并與RPL4 mRNA相互作用以增加c-Myb的表達(dá)和活性。上調(diào)和過(guò)度活化的c-Myb通過(guò)調(diào)節(jié)SNHG10啟動(dòng)子活性，形成正反饋環(huán)并連續(xù)刺激SCARNA13的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)SNHG10和SCARNA13表達(dá)[19]。SCARNA13通過(guò)調(diào)節(jié)SOX9介導(dǎo)SNHG10驅(qū)動(dòng)的HCC細(xì)胞增殖、侵襲和遷移，并促進(jìn)HCC細(xì)胞的細(xì)胞周期和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

4.4 AY927503 AY通過(guò)誘導(dǎo)染色質(zhì)修飾促進(jìn)HCC轉(zhuǎn)移。在小鼠中，AY可促進(jìn)HCC細(xì)胞遷移和5-氟尿嘧啶抗性及其轉(zhuǎn)移。敲低整合素αV(ITGAV)可消除AY導(dǎo)致的HCC細(xì)胞遷移，降低HCC細(xì)胞的活力。AY通過(guò)特異性地與ITGAV啟動(dòng)子相互作用并刺激其活性，促進(jìn)ITGAV轉(zhuǎn)錄和αVβ3表達(dá)。AY可與組蛋白1FX(H1FX)相互作用，但AY中央結(jié)構(gòu)域(AYΔ371-522)的缺失使其無(wú)法與H1FX結(jié)合并刺激ITGAV啟動(dòng)子。AY顯著富集H3K4Me3和acH3K9/14，但降低了H3K27Me3和H1FX在ITGAV啟動(dòng)子上的占有率，重塑了RNA聚合酶Ⅱ募集的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。H1FX基因敲除可阻斷AY刺激的ITGAV轉(zhuǎn)錄。ITGAV轉(zhuǎn)錄作為前驅(qū)因子，是HCC患者轉(zhuǎn)移或預(yù)后不良的潛在分子標(biāo)志物[20]。

4.5 ZFAS1 ZFAS1的表達(dá)在肝癌合并門靜脈轉(zhuǎn)移的患者中顯著高于普通肝癌患者，提示其與肝癌轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。miR-150通過(guò)抑制ZEB1和金屬基質(zhì)蛋白酶14(MMP14)、16(MMP16)，發(fā)揮抑制肝癌細(xì)胞入侵的作用。ZFAS1通過(guò)與miR-150結(jié)合導(dǎo)致其失去了抑制腫瘤活性的作用，促進(jìn)了肝癌的發(fā)展及轉(zhuǎn)移[21]。

5 與肝癌預(yù)后相關(guān)的lncRNA

5.1 LINC01554 LINC01554在HCC中頻繁下調(diào)，與HCC患者的腫瘤浸潤(rùn)(P=0.005)、腫瘤大小(P=0.041)、腫瘤分期(P=0.023)和較短的生存期(P=0.035)顯著相關(guān)。熒光素酶報(bào)告基因測(cè)定揭示LINC01554被miR-365a負(fù)調(diào)控。亞細(xì)胞分級(jí)分析和RNA FISH揭示了MIHA細(xì)胞和HCC臨床樣品中LINC01554的細(xì)胞質(zhì)優(yōu)勢(shì)。LINC01554的異位表達(dá)抑制了HCC細(xì)胞生長(zhǎng)、軟瓊脂中的集落形成、病灶形成以及裸鼠中的腫瘤形成。LINC01554促進(jìn)泛素介導(dǎo)的PKM2降解并通過(guò)抑制Akt/mTOR信號(hào)通路，增強(qiáng)了其抑制HCC細(xì)胞中的有氧糖酵解代謝的作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，LINC01554敲除可有效逆轉(zhuǎn)其腫瘤抑制作用。有學(xué)者認(rèn)為L(zhǎng)INC01554是HCC中的新型腫瘤抑制因子，并揭示了其重編程細(xì)胞葡萄糖代謝的潛在分子機(jī)制。LINC01554可能作為一種新的預(yù)后生物標(biāo)志物，為HCC治療提供新靶點(diǎn)[22]。

5.2 MBNL3 MBNL3可促進(jìn)腫瘤發(fā)生并與HCC患者預(yù)后不良有關(guān)。MBNL3敲低幾乎完全消除了HCC的腫瘤發(fā)生。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)MBNL3可誘導(dǎo)lncRNA-PXN-AS1外顯子4包裹體。缺乏外顯子4的轉(zhuǎn)錄物與PXN mRNA的編碼序列結(jié)合，引起翻譯延伸因子與PXN mRNA的解離，從而抑制PXN mRNA翻譯。相反，含有外顯子4的轉(zhuǎn)錄物優(yōu)先結(jié)合PXN mRNA的3'非翻譯區(qū)，保護(hù)PXN mRNA免受miRNA-24-AGO2復(fù)合物誘導(dǎo)的降解，從而增加PXN表達(dá)[23]。通過(guò)誘導(dǎo)包含外顯子4的基因，MBNL3可上調(diào)PXN的表達(dá)，從而介導(dǎo)MBNL3的促腫瘤發(fā)生作用。以上數(shù)據(jù)顯示了癌胚接合因子、剪接事件和腫瘤發(fā)生之間的詳細(xì)機(jī)制聯(lián)系，且提示剪接因子和剪接事件可作為潛在的腫瘤治療靶點(diǎn)。

6 與乙肝感染致肝癌相關(guān)的lncRNA

6.1 PCNAP1及PCNA PCNAP1及PCNA能調(diào)節(jié)HBV復(fù)制并促進(jìn)肝癌發(fā)生。研究人員采用CRISPR/Cas9、Southern印跡分析、共聚焦測(cè)定等方法，研究PCNAP1在肝癌發(fā)生過(guò)程中調(diào)控miR-154/PCNA/HBV cccDNA信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)HBV復(fù)制的影響，發(fā)現(xiàn)HBV感染的人肝嵌合體小鼠肝臟中PCNAP1和PCNA的表達(dá)水平顯著升高。臨床上，HBV陽(yáng)性/HBV cccDNA陽(yáng)性的HCC患者肝臟中PCNAP1和PCNA的mRNA水平明顯升高。PCNA以HBc依賴性方式與HBV cccDNA相互作用。PCNAP1通過(guò)海綿狀miR-154靶向PCNA mRNA 3'UTR增強(qiáng)PCNA的表達(dá)。在功能上，PCNAP1或PCNA可顯著增強(qiáng)HBV復(fù)制并在體外和體內(nèi)加速HCC的生長(zhǎng)。由此可見，PCNAP1可通過(guò)調(diào)節(jié)miR-154/PCNA/HBV cccDNA信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)HBV的復(fù)制，PCNAP1/PCNA信號(hào)傳導(dǎo)驅(qū)動(dòng)肝癌的發(fā)生，這為PCNAP1促進(jìn)HBV復(fù)制和肝癌發(fā)生的機(jī)制提供了新見解[24]。

6.2 HUR1 Wang等[25]通過(guò)RNA深度測(cè)序量化HepG2細(xì)胞和HBV轉(zhuǎn)基因HepG2-4D14細(xì)胞中l(wèi)ncRNA的豐度，發(fā)現(xiàn)HUR1在HepG2-4D14細(xì)胞中顯著上調(diào)，HBV編碼的乙型肝炎X蛋白可增強(qiáng)HUR1的轉(zhuǎn)錄。HUR1過(guò)表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞增殖，而HUR1敲低則抑制細(xì)胞生長(zhǎng)。HUR1可與p53相互作用并抑制其對(duì)下游基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，如p21和B細(xì)胞淋巴瘤2相關(guān)的X蛋白。HBV上調(diào)的HUR1通過(guò)與p53相互作用阻斷下游基因轉(zhuǎn)錄來(lái)促進(jìn)細(xì)胞增殖和腫瘤發(fā)生，表明HUR1在HBV相關(guān)的肝細(xì)胞癌發(fā)展中起重要作用，可能作為肝細(xì)胞癌的治療標(biāo)志物。

總之，lncRNA在肝癌中的作用涉及肝癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移及對(duì)預(yù)后的影響等，最新研究表明其也可用于肝癌的診斷及治療等。本文匯總分析了最近研究較熱的lncRNA分子，但難免存在遺漏之處。目前對(duì)于該領(lǐng)域的研究尚處于初級(jí)階段，還有大量與肝癌相關(guān)的lncRNA未被鑒定，故仍須進(jìn)一步深入研究，以為肝癌的診治提供新的靶點(diǎn)。