前列腺癌相關(guān)長鏈非編碼RNA的研究進展▲

于馳飛 張慶云 林 睿 蒙清貴 程繼文

(1 廣西醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院泌尿外科，南寧市 530021，電子郵箱：yucifeicc@163.com；2 廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院泌尿外科，南寧市 530021)

【提要】 長鏈非編碼RNA(lncRNA)是長度超過200個核苷酸且不具有編碼蛋白質(zhì)功能的RNA。越來越多的證據(jù)表明，lncRNA在前列腺癌中的表達失調(diào)與腫瘤發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后密切相關(guān)，使得lncRNA成為前列腺癌潛在的生物標志物及治療靶點。本文就前列腺癌相關(guān)lncRNA的研究進展做一綜述。

前列腺癌是全球男性第二常見癌癥，也是男性第五大癌癥死因[1]。 我國前列腺癌的發(fā)病率和死亡率在男性惡性腫瘤中分別位列第六位和第九位[2]。檢測血中前列腺特異抗原是臨床上診斷前列腺癌最常用的方法，但其陽性結(jié)果也可出現(xiàn)在良性前列腺增生和前列腺炎中，對前列腺癌的早期診斷缺乏特異性[3]。因此，尋找具有早期診斷和預(yù)后價值的前列腺癌生物標志物顯得尤為重要。長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一類超過200個核苷酸但不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子。大多數(shù)lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄并參與轉(zhuǎn)錄后修飾，如5′加帽、可變剪接以及多腺苷酸化等[4]。近年來，有研究發(fā)現(xiàn)lncRNA與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系，包括基因表達調(diào)控、細胞周期調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄、翻譯、細胞分化、核質(zhì)運輸以及染色質(zhì)修飾等[5]。最新研究表明，lncRNA可作為致癌或抑癌風險基因在前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用[6]。本文就前列腺癌發(fā)生發(fā)展的過程中l(wèi)ncRNA發(fā)揮的作用進行綜述，以期為前列腺癌的診療及預(yù)后評估提供新的思路和依據(jù)。

1 lncRNA與前列腺癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

1.1 lncRNA是致癌風險基因 WU等[7]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA非同源末端連接途徑1 (nonhomologous end-joining pathway 1,LINP1)在前列腺癌組織及細胞中的表達顯著增加，而敲除lncRNA LINP1后，前列腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲受到抑制，這表明lncRNA LINP1可能是前列腺癌的致癌風險基因。另一項研究結(jié)果提示，lncRNA MYU在前列腺癌組織中表達上調(diào)，其通過介導(dǎo)microRNA-184/c-Myc軸在前列腺癌中扮演致癌風險基因的角色；lncRNA MYU還可以通過外泌體轉(zhuǎn)運到細胞外環(huán)境中，促進鄰近細胞的增殖和遷移[8]。1號染色體上的局部擴增的lncRNA (focally amplified lncRNA on chromosome 1, lncRNA FALEC)是位于染色體1q21.2上焦點擴增子中的致癌lcnRNA[9]。Zhao等[10]研究表明，在前列腺癌組織和癌旁組織中，lncRNA FALEC的相對表達量具有明顯差異，其在前列腺癌組織中顯著增加；同時lncRNA FALEC也是一個潛在的缺氧誘導(dǎo)lncRNA，在缺氧條件下，缺氧誘導(dǎo)因子1α與lncRNA FALEC啟動子區(qū)的缺氧反應(yīng)元件相互作用并誘導(dǎo)lncRNA FALEC表達，后者通過調(diào)節(jié)細胞周期從而促進前列腺癌的發(fā)展。

1.2 lncRNA是抑癌風險基因 Dong等[11]研究發(fā)現(xiàn)，與正常前列腺組織和細胞相比，lncRNA組織分化誘導(dǎo)非蛋白質(zhì)編碼RNA(tissue differentiation-induced non-coding RNA,TINCR)表達量在前列腺癌組織和細胞系中顯著降低，上調(diào)lncRNA TINCR的表達可明顯抑制前列腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲；lncRNA TINCR的低表達與臨床分期晚期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移以及高Gleason評分顯著相關(guān)，這表明lncRNA TINCR在前列腺癌中作為抑癌風險基因并具有潛在的預(yù)測預(yù)后價值。Chen等[12]研究發(fā)現(xiàn)，表觀遺傳腫瘤抑制因子lncRNA胰島素生長因子2(insulin growth factor 2,IGF2)反義物(antisense,AS)在前列腺癌細胞和組織中的表達均顯著下調(diào)，其通過介導(dǎo)IGF2AS/IGF2軸對IGF2反向調(diào)節(jié)并抑制前列腺癌的進展，提示IGF2AS/IGF2軸可能是前列腺癌潛在的治療靶點。上述研究表明lncRNA可能是前列腺癌發(fā)生發(fā)展中潛在的抑癌風險基因。

2 lncRNA參與前列腺癌發(fā)生發(fā)展的機制

2.1 lncRNA參與表觀遺傳調(diào)控 lncRNA是基因表達調(diào)控的重要調(diào)節(jié)因子，其廣泛參與表觀遺傳調(diào)控，包括組蛋白修飾酶和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的招募，以及染色質(zhì)構(gòu)象模式的建立，并最終實現(xiàn)對基因的精細控制[13]。涉及前列腺癌的表觀遺傳調(diào)控主要有DNA的甲基化、翻譯后的組蛋白修飾和基于RNA調(diào)控的機制[14]。Su等[15]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA鋅指E-框結(jié)合蛋白1(zinc finger E-box-binding homeobox 1,ZEB1)-AS1通過激活ZEB1并間接調(diào)節(jié)其下游分子，從而促進前列腺癌細胞增殖和遷移；lncRNA ZEB1-AS1還可與組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶MLL1相結(jié)合，通過ZEB1啟動子中組蛋白第三亞基四號賴氨酸的三甲基化轉(zhuǎn)換，使染色質(zhì)從閉合和非活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放和活躍狀態(tài)，從而促進前列腺癌的進展。

2.2 與雄激素受體相互作用 越來越多的研究顯示，雄激素反應(yīng)性lncRNA在前列腺癌發(fā)生發(fā)展中起重要作用。Zhang等[16]通過對前列腺癌組織和細胞系所整合的轉(zhuǎn)錄組學分析發(fā)現(xiàn)，lncRNA雄激素受體調(diào)控的lncRNA1(androgen-receptor-regulated lncRNA1,ARLNC1)與前列腺癌進展中的雄激素受體信號傳導(dǎo)有很強的關(guān)聯(lián)，雄激素受體蛋白可誘導(dǎo)并增加lncRNA ARLNC1的表達，而lncRNA ARLNC1可作用于雄激素受體的3′非編碼區(qū)，并通過RNA-RNA相互作用進一步穩(wěn)定雄激素受體轉(zhuǎn)錄物，這提示lncRNA ARLNC1與雄激素受體的相互作用可形成一個正反饋循環(huán)。Zhang等[17]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA Hox轉(zhuǎn)錄反義RNA在去勢抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer,CRPC)細胞中呈高表達，可進一步增強雄激素受體的轉(zhuǎn)錄活性，并通過抑制雄激素受體與E3泛素化連接酶的相互作用來阻止雄激素受體泛素化及雄激素受體蛋白降解，從而促進CRPC的進展。

2.3 促進前列腺癌的上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化 上皮細胞間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)換(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是將上皮細胞轉(zhuǎn)化為活躍間充質(zhì)細胞的過程，其在腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移中具有重要意義[18]。在前列腺癌中，間充質(zhì)生物標志物水平升高和上皮分化標志物減少與前列腺癌侵襲和轉(zhuǎn)移高度相關(guān)。Chang等[19]使用生物信息學工具分析了52個正常前列腺組織和499個前列腺癌組織中l(wèi)ncRNA PVT1的表達，結(jié)果顯示與正常組織相比，lncRNA PVT1在前列腺癌組織中的表達顯著增加，其在前列腺癌細胞中作為競爭性內(nèi)源RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)，通過抑制microRNA-186來增加轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子Twist1的表達，而Twist1可下調(diào)上皮標志物(E-鈣黏蛋白)和上調(diào)間充質(zhì)標志物(N-鈣黏蛋白、波形蛋白)來促進前列腺癌細胞的EMT過程，從而促進前列腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。Xu等[20]研究結(jié)果顯示，前列腺癌患者中被轉(zhuǎn)化生長因子β活化的lncRNA(lncRNA activated by transforming growth factor β, lncRNA ATB)的表達明顯增加；敲除lncRNA ATB基因后，PC-3和DU-145細胞系中E-鈣粘蛋白和ZO-1的表達增加，N-鈣粘蛋白和波形蛋白的表達降低；而lncRNA ATB的上調(diào)促進了PC-3和DU-145細胞系中鋅指E-框結(jié)合蛋白1和鋅指基因217在mRNA和蛋白質(zhì)水平的表達。這些研究結(jié)果表明，lncRNA ATB可能通過介導(dǎo)鋅指E-框結(jié)合蛋白1和鋅指基因217的表達來正向調(diào)節(jié)前列腺癌細胞中的EMT過程。

2.4 參與調(diào)節(jié)前列腺癌細胞的細胞周期 研究表明，lncRNA參與前列腺癌細胞細胞周期進程的調(diào)節(jié)。Qi等[21]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA小核仁RNA宿主基因7(small nucleolar RNA host gene 7,SNHG7)通過SNHG7/microRNA-503/細胞周期蛋白D1信號通路調(diào)節(jié)前列腺癌的細胞周期：首先，lncRNA SNHG7通過其3′非編碼區(qū)與microRNA-503相互作用并抑制microRNA-503表達；其次，microRNA-503通過互補結(jié)合位點上調(diào)細胞周期蛋白D1表達，從而促進前列腺癌的進展。此外，Long等[22]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA類賴氨酰氧化酶1-AS1的下調(diào)顯著增加了前列腺癌細胞中G0/G1期細胞百分比，同時降低了S期細胞百分比；進一步研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA類賴氨酰氧化酶1-AS1可與microRNA-541-3p相互作用并增加其表達，而microRNA-541-3p可通過下調(diào)細胞周期調(diào)節(jié)因子細胞周期蛋白D1的表達進一步抑制前列腺癌的進展。

2.5 參與轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后后調(diào)節(jié) ceRNA假說是指一些轉(zhuǎn)錄本之間，如lncRNA、環(huán)狀RNA、假基因及mRNA，通過競爭性結(jié)合microRNA應(yīng)答元件，相互調(diào)節(jié)彼此的表達水平[23]。Zhang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，激活轉(zhuǎn)錄因子2是lncRNA尿路上皮癌相關(guān)1(urothelial carcinoma associated 1，UCA1)的直接靶基因，lncRNA UCA1作為ceRNA可調(diào)節(jié)激活轉(zhuǎn)錄因子2的表達；同時，lncRNA UCA1可直接作用于microRNA-204并降低其與調(diào)節(jié)激活轉(zhuǎn)錄因子2的3′非編碼區(qū)的結(jié)合，進而抑制microRNA-204對調(diào)節(jié)激活轉(zhuǎn)錄因子2的降解。Prensner等[25]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA前列腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄本(prostate cancer-associated transcript,PCAT)1通過對轉(zhuǎn)錄后c-Myc蛋白調(diào)控促進前列腺癌侵襲，進一步研究表明lncRNA PCAT1的3′非編碼區(qū)可競爭性結(jié)合microRNA-34a，抑制c-Myc蛋白的下調(diào)，最終導(dǎo)致前列腺癌細胞的增殖和分化。此外，lncRNA可與蛋白編碼基因共表達來調(diào)節(jié)前列腺癌基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控。lncRNA PCAT92與13號染色體上的ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白C4基因之間的共有區(qū)域具有致癌轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點，lncRNA PCAT92通過在ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白C4啟動子附近形成RNA-DNA三鏈體來增加鋅指轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的局部濃度，從而增加ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白C4的活性，進而促進前列腺癌的進展[26]。

3 lncRNA在前列腺癌中的應(yīng)用價值

全基因組轉(zhuǎn)錄組學分析已經(jīng)鑒別出大量涉及癌癥生物學的lncRNA轉(zhuǎn)錄本，發(fā)現(xiàn)lncRNA可參與癌細胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。因此，lncRNA可能是前列腺癌發(fā)生和發(fā)展中的關(guān)鍵參與者和調(diào)節(jié)因子，并且可作為前列腺癌的潛在生物標志物[27]。In等[28]分析良性前列腺增生患者和前列腺癌患者的尿液樣本中外泌體來源的lncRNA p21水平，發(fā)現(xiàn)前列腺癌患者尿液樣本的lncRNA p21水平顯著升高；當lncRNA p21與前列腺癌特異抗原聯(lián)合診斷前列腺癌時，其特異性高達94%，這表明lncRNA p21有可能作為前列腺癌潛在的診斷標志物。lncRNA PCAT14是通過RNA測序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的一種新型前列腺癌特異性lncRNA，與良性前列腺增生組織相比，lncRNA PCAT14在前列腺癌組織中高度上調(diào)，并且能夠以高靈敏度和特異性區(qū)分前列腺癌和良性增生組織，這表明lncRNA PCAT14可能是前列腺癌的潛在診斷標志物[29]。Wang等[30]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA LOC400891在前列腺癌組織和DU-145、22RV1細胞系中顯著上調(diào)；lncRNA LOC400891高表達與前列腺癌的組織學分級和遠處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，且lncRNA LOC400891高表達的前列腺癌患者的預(yù)后更差，提示lncRNA LOC400891可以作為前列腺癌的潛在預(yù)后標志物和治療靶點。

4 小結(jié)及展望

目前，微陣列和新一代測序技術(shù)的發(fā)展讓大量與前列腺癌相關(guān)的lncRNA轉(zhuǎn)錄本得到鑒定。而臨床研究提示一些特異性lncRNA參與了前列腺癌的發(fā)生發(fā)展，并為開發(fā)前列腺癌生物標志物及治療靶點提供了新的依據(jù)和方向。目前對lncRNA的研究仍處于初步階段，對lncRNA功能、機制和調(diào)控的進一步研究，將會對前列腺癌診斷、治療及預(yù)后帶來極大的臨床價值。