lncRNAs在小細(xì)胞肺癌中的研究進(jìn)展

李釗 萬(wàn)容均 顧其華 胡成平

中南大學(xué)湘雅醫(yī)院呼吸內(nèi)科 國(guó)家臨床重點(diǎn)?？疲L(zhǎng)沙410000

肺癌是世界第一大惡性腫瘤。無(wú)論在發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家，其發(fā)病率與病死率在惡性腫瘤中均位居前列[1]，給患者、家庭、社會(huì)帶來(lái)了沉重的疾病負(fù)擔(dān)。根據(jù)細(xì)胞類型，肺癌分為非小細(xì)胞肺癌 (non-small cell lung cancer，NSCLC)和小細(xì)胞肺癌 (small cell lung cancer，SCLC)。其中SCLC約占肺癌患者總數(shù)的15%，因?yàn)檫M(jìn)展迅速和有效治療方法有限，其5年生存率僅有約6%[1-2]。因此，對(duì)SCLC治療方法的進(jìn)一步探索亟需進(jìn)行。

長(zhǎng)鏈非編碼核糖核酸 (long non-coding RNAs，lncRNAs)是一類不編碼蛋白質(zhì)或者僅具有非常有限編碼蛋白質(zhì)能力的功能性的非編碼核糖核酸，其至少包含200個(gè)堿基[3]。隨著大通量測(cè)序和生物信息學(xué)平臺(tái)的高速發(fā)展，學(xué)者們對(duì)lncRNAs的研究逐漸加深，lncRNAs參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、凋亡、黏附等在內(nèi)的多種生物學(xué)過(guò)程逐漸被揭示[4]。但目前研究還不夠深入，僅有少量的lncRNAs被實(shí)驗(yàn)和臨床樣本證實(shí)參與了腫瘤相關(guān)的生物學(xué)行為[5-6]。

SCLC的研究往往由于樣本收集困難、確診時(shí)疾病進(jìn)程晚、腫瘤進(jìn)展快和容易耐藥等原因受到阻礙，其臨床治療方案已有約40年沒有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。在NSCLC 中有效并被廣泛推廣的靶向治療和免疫治療在SCLC 中的臨床試驗(yàn)也沒有收到滿意的臨床療效[7-8]，而lncRNAs廣泛參與了腫瘤發(fā)生、進(jìn)展相關(guān)的各種生物學(xué)過(guò)程[5-6]，在SCLC 中研究lncRNAs有助于對(duì)SCLC 發(fā)生、發(fā)展機(jī)制的進(jìn)一步了解，也有可能為SCLC的診斷和治療尋找到新的治療靶點(diǎn)。

1 lncRNAs參與生物學(xué)過(guò)程

lncRNAs在細(xì)胞中普遍存在，且參與了大量的生物學(xué)過(guò)程。有學(xué)者認(rèn)為其有4 種作用形式[9]： (1)信號(hào)。lncRNAs的表達(dá)有細(xì)胞特異性，且能夠被不同的刺激激活轉(zhuǎn)錄，這一過(guò)程具有細(xì)胞空間和時(shí)間特征，意味著lncRNAs參與了細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過(guò)程，參與細(xì)胞內(nèi)生物學(xué)行為的調(diào)控[10-11]。(2)誘餌。lncRNAs能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子和DNA 解離，并和自身結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)目的基因的轉(zhuǎn)錄[12]。(3)向?qū)?。lnc RNAs能帶領(lǐng)染色質(zhì)修飾酶到特定的目的基因位點(diǎn)調(diào)節(jié)染色質(zhì)的修飾。(4)支架。lncRNAs可以作為分子組件裝配平臺(tái)，精確和動(dòng)態(tài)的控制分子間的相互作用和信號(hào)事件[13]。

通過(guò)不同的作用形式，lncRNAs能在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平以及表觀遺傳學(xué)水平等多個(gè)層面發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，其能夠通過(guò)作為誘餌調(diào)節(jié)RNA 聚合酶Ⅱ、轉(zhuǎn)錄因子和DNA的結(jié)合調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄;或者作為內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)性RNA 直接和DNA 結(jié)合形成三螺旋結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[10，14]。lncRNAs也能通過(guò)調(diào)節(jié)m RNA 剪接來(lái)提供不同的轉(zhuǎn)錄本和m RNA 結(jié)合，形成lncRNA-m RNA 雙螺旋復(fù)合體來(lái)穩(wěn)定m RNA，以及直接和m RNA 相互作用來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[15-16]。lncRNAs還能通過(guò)調(diào)節(jié)組蛋白的修飾，如乙?；⒓谆头核鼗?，從而與染色質(zhì)修飾復(fù)合物結(jié)合，參加染色質(zhì)重構(gòu)和構(gòu)象改變，在表觀遺傳學(xué)水平調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[17-18]。

lncRNAs通過(guò)多種作用形式參與了包括染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變、基因修飾和轉(zhuǎn)錄、m RNA 剪接和翻譯等各個(gè)水平的生物學(xué)調(diào)節(jié)過(guò)程，這意味著lncRNAs數(shù)量和功能的異常將導(dǎo)致各種病理狀態(tài)，如細(xì)胞的增殖、分化、凋亡，腫瘤的形成和藥物耐藥等[19]。尤其是當(dāng)lncRNAs作用靶點(diǎn)為腫瘤形成相關(guān)基因時(shí)，其異常將影響到腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和對(duì)治療的反應(yīng)[20-21]。

2 lncRNAs在SCLC中的作用

lncRNAs在早期被認(rèn)為是垃圾DNA，因?yàn)槠洳痪幋a或者只能很有限的編碼蛋白質(zhì)。從21世紀(jì)初開始，隨著人類基因組計(jì)劃的進(jìn)行，科研人員通過(guò)全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn)了一大批lncRNAs[22]，而后的FANTOM5 項(xiàng)目在其中確定了近2 萬(wàn)個(gè)可能有功能的lncRNAs[23]，但目前對(duì)這些lncRNAs的研究還遠(yuǎn)不夠透徹?，F(xiàn)已經(jīng)有研究證實(shí)參與SCLC的lncRNAs數(shù)量更加有限[24]，以下是與SCLC 相關(guān)的lncRNAs的研究進(jìn)展。

2.1 HOTTIP HOTTIP位于HOXA 位點(diǎn)[25]。既往的研究證實(shí)其在SCLC、肝癌、胃癌、胰腺癌、前列腺癌等多種惡性腫瘤中表達(dá)增加[25-26]。在臨床相關(guān)的研究中，腫瘤組織HOTTIP的表達(dá)增加程度與SCLC 患者糟糕的預(yù)后呈正相關(guān)。在SCLC 的腫瘤細(xì)胞系中，HOTTIP 表達(dá)增加，敲低這些細(xì)胞系HOTTIP的表達(dá)，能降低其增殖能力;進(jìn)一步的細(xì)胞周期分析發(fā)現(xiàn)，敲低HOTTIP能夠減少G2期的細(xì)胞比例并增加S期的細(xì)胞比例;使用HOTTIP敲低的細(xì)胞來(lái)建立小鼠成瘤模型，研究發(fā)現(xiàn)這些小鼠相對(duì)未處理的細(xì)胞系腫瘤更小，這意味著HOTTIP的高表達(dá)能促進(jìn)細(xì)胞的增殖。該研究還發(fā)現(xiàn)HOTTIP 有和miR-574-5p以及EZH1的結(jié)合位點(diǎn)，其能夠作為原癌基因抑制miR-574-5p對(duì)EZH1表達(dá)的促進(jìn)作用，促進(jìn)SCLC 的疾病進(jìn)展[27]。另外的研究還發(fā)現(xiàn)，HOTTIP 和HOXA13 在SCLC 細(xì)胞系和活檢樣本中表達(dá)同時(shí)增加，進(jìn)一步的細(xì)胞試驗(yàn)表明，HOTTIP通過(guò)上調(diào)HOXA13 來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞對(duì)依托泊苷、伊立替康和順鉑等化療藥物的耐藥效應(yīng)[24，26，28];還能通過(guò)和miR-216結(jié)合，降低其對(duì)BCL-2的抑制作用，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞耐藥和腫瘤進(jìn)展[28]。

2.2 HOTAIR HOTAIR 位于HOXC 結(jié)合域，其能夠和多梳抑制復(fù)合體2 結(jié)合并調(diào)節(jié)其活性，調(diào)節(jié)HOXA、HOXD 等位點(diǎn)基因的甲基化和去甲基化，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)[6，29]。其在乳腺癌、結(jié)腸癌、肝細(xì)胞癌和肺癌中均有高表達(dá)[30]。在臨床相關(guān)的研究中發(fā)現(xiàn)，HOTAIR 在SCLC腫瘤組織中的表達(dá)與其細(xì)胞學(xué)進(jìn)展以及臨床分期呈正相關(guān)，相應(yīng)的，HOTAIR 在10 種SCLC 的細(xì)胞系中同樣有表達(dá)上調(diào)。而且HOTAIR 的過(guò)度表達(dá)與疾病復(fù)發(fā)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[31]。在細(xì)胞系中敲低HOTAIR 可以降低細(xì)胞的侵襲性和增殖能力，并增加細(xì)胞黏附能力，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡，這意味著HOTAIR 的異常高表達(dá)能夠促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[31-32]。另外，HOTAIR 在耐藥的SCLC 細(xì)胞系中表達(dá)增加，其能夠通過(guò)增加HOXA1的甲基化來(lái)促使細(xì)胞對(duì)抗腫瘤藥物不敏感[32]。HOTAIR 可以作為可能的目標(biāo)用于針對(duì)抗藥性的新療法，也可以作為化療和評(píng)估預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物，并作為一個(gè)治療目標(biāo)，以克服SCLC 的化療藥物的耐藥效應(yīng)[32]。

2.3 TUG1 TUG1和HOTAIR 類似。TUG1能夠被p53介導(dǎo)表達(dá)，并和PCR2結(jié)合，調(diào)節(jié)其甲基化，而后影響有絲分裂、紡錘體形成和細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)[33]。前期的研究表明，TUG1在肝細(xì)胞癌、骨肉瘤、膠質(zhì)瘤等惡性腫瘤中表達(dá)增加[34]。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，TUG1在SCLC 的臨床樣本中表達(dá)增加，且與較短的生存期、腫瘤分期、晚期進(jìn)展和吸煙有關(guān)[35]。對(duì)SCLC 細(xì)胞系的研究也表明，TUG1能夠抑制SCLC 細(xì)胞的凋亡，并促進(jìn)細(xì)胞分裂和增殖，同時(shí)其還能夠通過(guò)EZH2結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的耐藥[35-36]。

2.4 CCAT2 CCAT2 位于8q24 的荒漠區(qū)，其單核苷酸多態(tài)性rs6983276和腫瘤有關(guān)。其在結(jié)腸癌中被認(rèn)為是腫瘤形成相關(guān)lncRNAs，通過(guò)調(diào)節(jié)myc和Wnt通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移并增加染色體不穩(wěn)定性[37]。不僅是結(jié)腸癌，隨著研究的深入，這一發(fā)現(xiàn)在胃、乳腺、肺、肝等惡性腫瘤中被證實(shí)[38-39]。同樣，也有臨床相關(guān)的研究表明，CCAT2的表達(dá)在SCLC 的病理樣本中明顯增加，且其與SCLC的轉(zhuǎn)移情況和糟糕預(yù)后呈正相關(guān)。與其相關(guān)的基礎(chǔ)研究也表明，CCAT2能夠增加SCLC 生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移能力[40]。其他實(shí)驗(yàn)還證實(shí)，在肺部腫瘤中，CCAT2的單核苷酸多態(tài)性和鉑類化療藥物的敏感性有關(guān)[41]。因此CCAT2 在SCLC中可用作致癌基因和不良預(yù)后的指標(biāo)。

2.5 CASC11 CASC11 和CCAT2 相 似。CASC11 位 于8q24的荒漠區(qū)，其單核苷酸多樣性rs16902359 和腫瘤相關(guān)，在結(jié)直腸癌中被認(rèn)為通過(guò)hn RNP-K 相互作用并激活WNT/β-catenin通路促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[42]。Fu等[43]的研究發(fā)現(xiàn)SCLC 患者血漿轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β和CASC11的程度上調(diào)且呈正相關(guān)。生存分析則揭示了轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β和CASC11能預(yù)測(cè)SCLC 患者的預(yù)后，然而血漿CASC11 的濃度和臨床分期無(wú)關(guān);進(jìn)一步的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)則證實(shí)，CASC11能夠促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1的表達(dá)，并增加SCLC 細(xì)胞的干細(xì)胞特性。

2.6 BLACAT1 BLACAT1位于1q32.1.位點(diǎn)。其最先在膀胱癌中發(fā)現(xiàn)表達(dá)增加[44]，隨后的研究證實(shí)在NSCLC、大腸癌、宮頸癌、胃癌、食管鱗狀細(xì)胞癌等腫瘤中也表達(dá)增加[45]。在SCLC 的臨床相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，BLACAT1在腫瘤組織表達(dá)增加，且其水平與分期、腫瘤大小、廣泛淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和預(yù)后不良呈正相關(guān)，多因素分析表明腫瘤組織BLACAT1表達(dá)量是SCLC 患者預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素[45];相關(guān)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)則證實(shí)BLACT1能夠促進(jìn)SCLC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[45]。

2.7 SBF2-AS1 SBF2-AS1 位于人類染色體的11p15.1位點(diǎn)，其被認(rèn)為和炎癥、免疫和腫瘤形成有關(guān)[46]。SBF2-AS1最先在NSCLC 組織和細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)表達(dá)增高，且和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和組織學(xué)分級(jí)相關(guān)[47]，隨后膠質(zhì)瘤、肝細(xì)胞癌中也發(fā)現(xiàn)SBF2-AS1的表達(dá)增加。而Zhang等[48]的研究也發(fā)現(xiàn)，SBF2-AS1 在SCLC 組織和細(xì)胞中表達(dá)增加，且SCLC腫瘤組織表達(dá)水平高于NSCLC。在SCLC 細(xì)胞系中抑制SBF2-AS1的表達(dá)則可以降低腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和遷移能力[48]，因此，SBF2-AS1 可以作為一個(gè)SCLC 的促腫瘤形成lncRNAs。

表1 參與小細(xì)胞肺癌發(fā)生和進(jìn)展的7種lncRNAs信息

2.8 PVT1 PVT1和原癌基因myc有關(guān)，被認(rèn)為是惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的危險(xiǎn)位點(diǎn)[49]。它能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡[50-51]。PVT1 的作用過(guò)程涉及DNA 的重排、微小RNA 的編碼和myc交互3個(gè)過(guò)程[52]，但其具體作用過(guò)程還不甚明朗。高表達(dá)的PVT1能夠促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，臨床樣本也顯示SCLC 組織中PVT1的表達(dá)程度和淋巴結(jié)以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)，且PVT1的表達(dá)程度可能是預(yù)測(cè)SCLC患者生存時(shí)間的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[51]。

隨著生物科學(xué)和信息學(xué)的高速發(fā)展，以往被忽略的lncRNAs以功能體的形式被重新認(rèn)識(shí)，它們參與到腫瘤形成和發(fā)展的各個(gè)過(guò)程中[3]。不斷深入的研究發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的lncRNAs 通過(guò)不同的途徑參與SCLC 的疾病進(jìn)程(表1)，且相關(guān)的臨床研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些lncRNAs的表達(dá)和SCLC的臨床特征有聯(lián)系，但其是否能用于臨床診斷和作為治療靶點(diǎn)還需要進(jìn)一步探究。

截至目前，大多數(shù)SCLC 患者的預(yù)期生存期在診斷之后遠(yuǎn)小于1年，其5 年生存率遠(yuǎn)低于其他類型的肺癌[2]。SCLC早期診斷困難，針對(duì)SCLC 的治療方案往往開始有效而迅速轉(zhuǎn)向不敏感，且針對(duì)SCLC 的新治療方案開發(fā)緩慢，這部分肺癌患者的診斷和治療問(wèn)題亟待解決。但是我們相信，隨著新興技術(shù)的開發(fā)與研究的投入，在SCLC 中繼續(xù)深入研究，lncRNAs 會(huì)變得更加快速和精準(zhǔn)，lncRNAs將在診斷、判斷化療敏感性、判斷預(yù)后和治療等方面為臨床提供更好的診療思路與方案。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突