長鏈非編碼RNA在非小細胞肺癌診斷中的研究進展

許娟，蔡長青，李玉嬋，張緒慧，李曉琴

1.廣東醫(yī)科大學研究生院，廣東 湛江 524023；2.廣東省第二人民醫(yī)院腫瘤二科，廣東 廣州 510317

肺癌(lung cancer，LC)是全球最常見的惡性腫瘤，是全世界癌癥相關死亡的主要原因，男性居首位，女性居第二。非小細胞肺癌(NSCLC)是肺癌中最突出的亞組，約占肺癌病例中的85%，肺癌的發(fā)生與多種風險因素相關，如吸煙、職業(yè)因素、肺部慢性疾病或感染、肺癌的家族史及免疫系統(tǒng)功能下降等。目前在臨床上對肺癌的篩查手段主要依賴于CT或MRI等影像學檢查[1]，然而很多患者確診時已經是腫瘤晚期，錯過了最佳的治療時期。在治療方面，現(xiàn)臨床治療上包括手術切除、放化療、靶向藥物及免疫治療等，在一定程度上也降低了死亡率，但晚期患者預后很不理想，5年的生存率仍偏低[2]。因此，探索高靈敏度和特異性的新生物標志物對NSCLC的發(fā)病機制、早期診斷、治療靶點及預后評估研究以使肺癌患者受益具有重要意義。近年來，lncRNAs與NSCLC之間的相關性受到研究者的廣泛關注，其已成為NSCLC發(fā)病機制及新治療策略的研究焦點，雖然關于lncRNA的研究進展迅猛，但絕大部分的lncRNA的功能機制及臨床相關性研究仍未得到證實，仍需要更深入的了解。

1 lncRNA的特點和生物學特性

lncRNA廣泛存在于哺乳動物細胞中的一類長度大于200 nt的非編碼序列，缺乏有效開放閱讀框架且很少或不能翻譯蛋白質，大部分由RNA聚合酶Ⅱ轉錄而成[3]。lncRNAs通常較長，具有mRNA樣結構，經過剪接，具有polyA尾巴與啟動子結構，分化過程中有動態(tài)的表達與不同的剪接方式。此外，在組織分化發(fā)育過程中，都具有明顯的時空表達特異性。大多數(shù)lncRNA以非常低的水平表達，并且通常在序列上表現(xiàn)出低保守性。非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)分為小的ncRNA(20～200 nt)，包括微小RNA(micro RNAs)、核仁小RNA(small nucleolar RNAs)、小分子干擾 RNA(small interfering RNAs)及小核 RNA(small nuclear RNAs)等和長的ncRNA(＞200 nt)。除了長度不同，lncRNA與小的ncRNA主要差別在于，小的ncRNA通過序列特異性結合調控基因表達，lncRNA通過多種機制調節(jié)相關轉錄網絡調控基因表達，lncRNA在啟動子序列區(qū)域等重要功能區(qū)高度保守以及轉錄序列區(qū)域低度保守的特性，表明其具有多種重要功能。根據(jù)在基因組相對于蛋白質編碼基因的位置分為：基因內lncRNA，反義lncRNA，基因間lncRNA，雙向lncRNA。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNAs種類眾多，位于細胞核或胞質內，是機體內基因轉錄過程中的副產物，不具有任何生理活性[4]，具有廣泛豐富的不同生物學功能，包括參與X染色體沉默，基因組印記以及染色質修飾，轉錄激活，轉錄干擾，核內運輸?shù)榷喾N重要的調控過程，以多種模式保護蛋白質編碼基因以及含有高效的關鍵序列，類似于啟動子等調控因素等，影響著細胞增殖、分化、侵襲轉移、凋亡、細胞周期及基因組穩(wěn)定性[5]。

2 lncRNAs在NSCLC中的生物功能

作為轉錄基因，致癌lncRNAs的激活上調或抑癌lncRNAs的失活下調均表現(xiàn)為致癌作用，腫瘤相關lncRNA的分子機制及生物學功能的探索對了解腫瘤的發(fā)生進展起著關鍵作用，失調的lncRNA可以通過多種方式，如調節(jié)上游基因的表達、協(xié)助基因發(fā)揮功能和直接結合miRNA影響下游通路，在許多病理生理過程中發(fā)揮重要作用[7]。越來越多的證據(jù)強調了lncRNA作為腫瘤生物學中競爭性內源RNA(ceRNA)的重要性。研究表明，lncRNA可作為ceRNA或miRNA靶點發(fā)揮轉錄后調節(jié)作用，同時調控多個相同結合位點的miRNA，減弱miRNA對其他靶基因表達的抑制作用，升高靶基因的表達水平，這些靶基因大都是癌癥相關基因，如PTEN、KRAS、TP53、CDK6、EGFR等。以這種方式，lncRNA與miRNA結合以調節(jié)蛋白質編碼基因表達的調控并參與細胞行為的調節(jié)，mRNA、miRNA和lncRNA之間的這些相互作用產生復雜的轉錄調控網絡(見表1)。因此進一步探討和開發(fā)miRNA參與lncRNA、表達遺傳修飾或下游蛋白表達的小分子藥物是有必要的。同時，對lncRNA在NSCLC中耐藥機制的充分認識，還可作為化療藥物及靶向藥物敏感性的預測指標，在NSCLC診療過程中充當新興角色，也為進一步尋求更有效地抗腫瘤藥物開辟新的途徑[8]?；谏鲜鲅芯拷Y果，lncRNA的失調似乎成為人類復雜性疾病的主要原因。

表1 非小細胞肺癌相關性lncRNAs的生物學功能

3 長鏈非編碼RNA(lncRNAs)重要成員概述

3.1 致癌lncRNAs 致癌基因是涉及惡性腫瘤發(fā)生相關的基因，當其發(fā)生變異激活后，原致癌基因會持續(xù)過表達，進而使細胞自發(fā)性持續(xù)增生形成腫瘤，在人類腫瘤分子生物學起著關鍵的作用。高表達的lncRNA作為ceRNA的重要成員，通常與miRNA結合從而下調NSCLC細胞相關抑癌基因表達，在NSCLC細胞中發(fā)揮癌基因作用。

3.1.1 AFAP1-AS1與NSCLC lncRNA AFAP1-AS1是位于染色體4p16.1上的6810-nt lncRNA，來自AFAP1編碼基因座的DNA的反義鏈，其首先被報道在食管腺癌組織和細胞系中表達上調。新興的研究表明，lncRNA AFAP1-AS1在某些腫瘤中失調，如喉癌[27]、鼻咽癌[28]、乳腺癌[29]等。然而，AFAP1-AS1在NSCLC中的作用機制仍難以明確。TANG等[8]首先證實了高表達的AFAP1-AS1促進NSCLC細胞增殖、侵襲和遷移，并抑制細胞凋亡。此外，發(fā)現(xiàn)AFAP1-AS1可與IRF7結合以激活RIG-I樣受體信號通路和BclAS12，從而導致NSCLC的增殖和進展，為NSCLC提供潛在的治療靶點。

3.1.2 HOXA-AS2與NSCLC lncRNAHOXA-AS2是位于HOXA簇中的HOXA3和HOXA4基因之間的1048-bp lncRNA，其在轉錄水平調節(jié)基因表達[30]。已有報道其通過調節(jié)NF-κB信號傳導參與內皮炎癥反應和成骨形成，最近研究發(fā)現(xiàn)還涉及多種腫瘤高表達(包括NSCLC)發(fā)揮促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展?，F(xiàn)關于NSCLC腫瘤侵襲轉移等生物學功能和相關調節(jié)機制尚未清楚。LIU等[9]探討顯示HOXA-AS2在NSCLC組織和細胞中高表達起到促癌的作用，通過海綿miR-520a-3p調節(jié)HOXD8和MAP3K2的表達影響細胞增殖、凋亡、遷移和侵襲促進NSCLC進展，是NSCLC的潛在治療靶點，不僅如此，還進一步表明高表達的HOXA-AS2與患者預后不良相關。因此，HOXA-AS2的致癌性主要通過直接或間接途徑抑制或促進相關基因的表達，其可能代表人類癌癥中可行的生物標志物或治療靶標。

3.1.3 LINC01296與NSCLC 最近，新興的LINC01296在多個癌癥中出現(xiàn)高表達，如前列腺癌、結直腸癌、食道鱗狀細胞癌、膽管癌和骨肉瘤等。有研究報道，LINC01296在NSCLC組織標本和細胞系中表達水平升高并且與NSCLC患者預后不良密切相關。功能研究證實，LINC01296通過小干擾RNA沉默的敲低抑制增殖，加速誘導體外細胞凋亡和體內腫瘤生長受損。INC01296充當miRNA“海綿”而激活Twist1轉錄水平[11]?？傊?，INC01296/miR-598/Twist1構成了一個促進NSCLC腫瘤發(fā)生的調控網絡，提供了新的見解和有價值的治療策略。然而，其在NSCLC中的生物學功能和作用機制仍需要進行研究。

3.1.4 LINC00668與NSCLC LINC00668參與調控多種癌癥的進展。然而，LINC00668在NSCLC中的表達模式和生物學功能文獻報道較少。據(jù)報道LINC00668在胃癌組織中表達水平上調，并作為胃癌患者總體生存的獨立預測因子。SHI等[12]研究過表達的LINC00668抑制了E-鈣黏蛋白的表達并誘導了N-鈣黏蛋白的表達，促進了在炎癥微環(huán)境條件下A549細胞遷移，過表達的LINC00668可能與miR-432-5p結合，能增強EMT信號傳導途徑。此外，LINC00668的高表達與晚期TNM分期、組織學分級、淋巴結轉移和較短的總體存活期顯著相關。因此，LINC00668有可能成為NSCLC患者的新預后生物標志物和潛在靶標，可促進NSCLC細胞的遷移和侵襲[31]。

3.1.5 SNHG1與NSCLC lncRNA SNHG1在大量人類不同癌癥中起癌基因的作用，被認為是腫瘤中的重要調節(jié)因子。然而，SNHG1對NSCLC細胞耐藥的生物學作用和潛在分子機制尚不明確。SHI等[13]研究得出SNHG1在DDP抗性的NSCLC組織和細胞系中上調，通過直接結合miR-140-5p來抑制其表達和刺激Wnt1/β-catenin信號通路途徑，提高了NSCLC患者對DDP化療藥物抗性。LU等[14]研究表明SNHG1通過充當miR-497的海綿來調節(jié)胰島素樣生長因子1受體(IGF1-R)的表達。SNHG1還能夠通過海綿體miR-145-5p來上調轉移黏附基因(MTDH)mRNA表達水平來調節(jié)NSCLC的進展[15]。因此，SNHG1可能是一種新型生物標志物，為DDP耐藥的NSCLC患者治療提供新的潛在治療靶點。

3.1.6 SNHG20與NSCLC lncRNA SNHG20定位于17q25.2，已被報道是各種癌癥惡化的重要激活劑。越來越多的研究證實，SNHG20可作為ceRNA，并且與諸多惡性腫瘤的惡性過程和不良預后有一定相關性，其過表達涉及結腸直腸癌和肝癌的預后不良，但其在NSCLC中的臨床病理特征相關性和功能機制尚不清楚。JIN等[16]研究了SNHG20的表達和功能作用以及其在NSCLC中的潛在機制，SNHG20通過海綿miR-154競爭性結合以抑制ZEB2和RUNX2靶向表達，促進NSCLC細胞的增殖，遷移和侵襲以及抑制細胞凋亡。這些研究結果表明SNHG20作為潛在的分子標志物和靶標的新候選者，然而其參與NSCLC細胞功能的其他可能機制仍有待闡明。

3.1.7 DLX6-AS1與NSCLC lncRNADLX6-A S1在肺癌中表達失調，但發(fā)病機制和功能作用中在很大程度上是未知的。SUN等[17]研究表明DLX6-AS1在NSCLC組織和細胞系中過表達，并在體內外促進NSCLC細胞的增殖、遷移和侵襲。表達上調DLX6-AS1通過調節(jié)miR-27b-3p靶向GSPT1在NSCLC發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮其致癌作用，并且其表達水平與NSCLC患者的腫瘤大小和晚期臨床分期密切有關。不僅如此，敲低DLX6-AS1通過下調富含脯氨酸11(PRR11)表達與NSCLC上調的miR-144促進細胞凋亡，從而抑制NSCLC腫瘤生長，為NSCLC的預防和治療提供新的策略[18]。

3.2 抑癌的lncRNAs 抑癌基因是一類存在于正常細胞內可抑制細胞生長并具有潛在抑癌作用的基因，在控制細胞生長、增殖及分化過程中起著十分重要的負調節(jié)作用，它與原癌基因相互制約，維持正負調節(jié)信號的相對穩(wěn)定。然而，當這類基因一旦發(fā)生突變、缺失或失活時即表達下調便會引起細胞惡性轉化而導致腫瘤的發(fā)生。

3.2.1 PANDAR與NSCLC lncRNA PANDAR是腫瘤發(fā)展和預后的新因素，異常表達與患者存活率的不良預后相關，目前與癌癥化學抗性尚不明確。HAN等[19]研究發(fā)現(xiàn)低表達的PANDAR與臨床病理因素(較大的腫瘤大小及晚期TNM分期)呈負相關。機制上，染色質免疫沉淀(ChIP)測定證實PANDAR是NSCLC細胞中p53的直接轉錄靶標，過表達可導致Bcl-2啟動子處NF-YA結合的喪失。進一步證明PANDA是一個重要的抑癌基因，且p53/PANDAR/NF-YA/Bcl-2相互作用提供了一種新的潛在機制，可能作為NSCLC的靶標診斷和治療。以上結果表明，PANDA促進腫瘤細胞的進展并可能是潛在的治療靶點。

3.2.2 GAS5與NSCLC lncRNA GAS5是某些類型癌癥中重要的腫瘤抑制因子。然而，GAS5在肺癌中的功能仍然很不清楚。最近的研究報道，作為致癌基因的NSCLC患者腫瘤組織中GAS5表達水平升高，抑制了NSCLC中的腫瘤發(fā)生，其下調表達誘導NSCLC的生長、遷移和侵襲。DONG等[20]研究結果表明GAS5的過表達下調miR-205以通過靶向下調PTEN途徑來抑制肺癌進展相關表型，即GAS5-miR/205-PTEN軸可為NSCLC治療提供新的候選網絡。為研究在NSCLC細胞中GAS5對放化療敏感性，CAO等[21]研究證實GAS5敲低通過調節(jié)miR-21/PTEN軸降低NSCLC細胞對順鉑的化學敏感性。因此，這些數(shù)據(jù)證明了GAS5起著腫瘤抑制劑作用，通過結合miRNA途徑影響NSCLC對放化療敏感性的新機制，是新型治療的潛在靶點。

3.2.3 BX357664與NSCLC lncRNA BX357664最初命名為CR613822，已經作為一種新型的lncRNA出現(xiàn)，最初被微陣列分析所識別，其異常表達導致NSCLC細胞發(fā)生發(fā)展?jié)撛诘姆肿訖C制以及功能，仍然很大程度上是未知的，近期研究發(fā)現(xiàn)，BX357664可通過調節(jié)TGF-β1/Smad通路抑制NSCLC細胞的增殖以及侵襲和遷移。轉化生長因子-β(TGF-β)是具有大于40種分泌的細胞因子，通過誘導上皮-間質轉化，在多種腫瘤細胞系可以促進細胞侵襲和遷移，大量研究表明TGF-β與癌發(fā)生和腫瘤進展有關[32]。再者，XIAO等[32]也研究證明了BX357664在肺癌A549和95D細胞中的過表達顯著抑制細胞遷移和侵襲且臨床病理特征密切相關。因此，BX357664在人類肺癌會提高對肺癌發(fā)生的現(xiàn)有的理解，可能代表NSCLC預后不良的新指標，并為肺癌的診斷和治療提供了新證據(jù)。

3.2.4 LINC-PINT與NSCLC lncRNALINC-P INT參與各種腫瘤發(fā)生發(fā)展，但對NSCLC的生物學效應還未知。ZHANG等[23]研究發(fā)現(xiàn)LINC-PINT通過海綿狀miR-208a-3p/PDCD4在NSCLC進展中發(fā)揮抑癌基因的調節(jié)作用，其表達水平下調促進NSCLC細胞周期、增殖、遷移和侵襲。所以，LINC-PINT在NSCLC發(fā)生進展中起著關鍵作用，其可能作為早期診斷指標以及為治療提供新的靶點。

3.2.5 FENDRR與NSCLC lncRNA FENDRR在NSCLC發(fā)生進展中的作用尚未得到明確證實，近期有報道發(fā)現(xiàn)，下調的FENDRR通過與RNA結合蛋白HuR競爭性結合降低多藥耐藥基因1(MDR1)表達，即通過抑制HuRMDR1軸來減弱NSCLC細胞的干性[25]，再者，F(xiàn)ENDRR在NSCLC組織中顯著下調并且其過表達通過競爭性結合miR-761抑制NSCLC細胞的生長和侵襲性[26]。因此，F(xiàn)ENDRR的抑癌性主要通過直接或間接途徑抑制或促進相關基因的表達，其可能代表人類癌癥中可行的生物標志物或治療靶標。

4 總結

近年來，肺癌作為發(fā)病率和死亡率居高不下的惡性腫瘤之一，仍是最常見和最致命的實體腫瘤之一，對于肺癌的發(fā)病機制受到了科研者的積極探索，圍繞lncRNA近年來的研究，lncRNA作為一種腫瘤的新生物分子，在生物學技術和醫(yī)學研究上具有重要的應用。雖然其應用于臨床上仍需要大量的研究才能實現(xiàn)，但在多種疾病中已有大量相關的國內外文獻及多方面數(shù)據(jù)證實，是惡性腫瘤發(fā)生進展中新興的早期診斷和預后的生物標志物及潛在的治療靶點，其作用機制及生物學功能也逐漸被闡明。由于肺癌的分子生物學的發(fā)展，特別是NSCLC的研究進展，近十年新的靶向藥物的引入改變了肺癌的治療模式，顯著提高了患者突變基因的反應率和無進展生存期?，F(xiàn)臨床基于已發(fā)現(xiàn)的多個驅動基因突變，如表皮生長因子受體、間變性淋巴瘤激酶、ROS1、MET基因擴增、HER2突變、BRAF突變等，并針對驅動基因突變的靶向藥物得以運用，為肺癌患者的精準治療帶來效益，在一定程度上提高了晚期患者生活質量和總生存期，進一步繼續(xù)系統(tǒng)全面的深入探索與NSCLC相關的lncRNAs，不僅有助于了解NSCLC的精確發(fā)病機理，而且能夠不斷的挖掘開發(fā)新的治療靶點并改善治療效果，為耐藥的患者提供更多的治療機會并將致力于提高他們的預后和生存期。