長鏈非編碼RNA在口腔鱗狀細胞癌中作用的研究進展

汪 鑫， 蘇儉生

（上海牙組織修復(fù)與再生工程技術(shù)研究中心，同濟大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，同濟大學(xué)附屬口腔醫(yī)院修復(fù)科，口腔修復(fù)教研室，上海200072）

LncRNA是一類長度大于200 nt的非蛋白質(zhì)編碼轉(zhuǎn)錄物，其缺少特異完整的開放閱讀框，不具有或很少具有蛋白質(zhì)編碼功能的轉(zhuǎn)錄本，曾一度被認為是基因組轉(zhuǎn)錄中的噪聲，沒有生物學(xué)功能[1]。但近年來的研究表明，lncRNA基因組在染色體沉默、基因組印記、染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)運輸中發(fā)揮重要作用[2]。目前的研究已經(jīng)證明，lncRNA能通過不同的機制調(diào)節(jié)各種生物過程[3]，而lncRNA的突變或異常表達與人類多種疾病的發(fā)病機制有關(guān)。因此，研究lncRNA的作用機制將對各種疾病的治療及預(yù)后評估有重要意義。

1 lncRNA的生物功能和機制

目前有關(guān)lncRNA生物功能的研究一般涉及表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控3個層面。在表觀遺傳調(diào)控方面，特異的lncRNA會在細胞核中靶向招募染色質(zhì)重構(gòu)和修飾復(fù)合體到特定的基因組位點，改變DNA/RNA甲基化狀態(tài)、染色體結(jié)構(gòu)和修飾狀態(tài)，進而控制相關(guān)基因的表達。在轉(zhuǎn)錄調(diào)控層面，一些lncRNA作為配基與某些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合形成復(fù)合體來控制基因轉(zhuǎn)錄活性，而另有一些lncRNA本身就是轉(zhuǎn)錄因子。除了上述機制，lncRNA還直接參與包括前信使RNA（mRNA）剪接、mRNA加帽、多腺苷酸化和核輸出等轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中。作為mRNA合成和降解的重要調(diào)節(jié)因子，lncRNA可以通過促進mRNA的衰變及轉(zhuǎn)錄后激活或抑制細胞質(zhì)中的mRNA翻譯來控制蛋白質(zhì)合成，還可以作為競爭性內(nèi)源RNA（ceRNA）起到隔離微小RNA(microRNA,miRNA)保護靶mRNA免于降解的作用。

2 lncRNA在OSCC中的發(fā)現(xiàn)

口腔鱗狀細胞癌（OSCC）是最常見的惡性腫瘤之一，具有高復(fù)發(fā)、多轉(zhuǎn)移和不良治療結(jié)果等特征[4]?？谇话┑陌l(fā)生是一個多步驟的過程，基因重排、點突變和基因擴增的廣泛遺傳改變，可致正常細胞向癌細胞轉(zhuǎn)化，以及分子途徑中細胞生長、存活和轉(zhuǎn)移的失調(diào)。隨著lncRNA在基因調(diào)控中的重要作用逐漸被證實，其對細胞增殖存活、遷移及基因組穩(wěn)定性的影響逐漸顯現(xiàn)[5]。最新的研究已證明，lncRNA在特定的癌癥中存在差異表達，對于調(diào)節(jié)人類癌癥細胞的發(fā)育、生長，細胞周期和癌癥的轉(zhuǎn)移至關(guān)重要[6]。因此，本文通過了解lncRNA的功能來理解不同癌癥的生物學(xué)行為，以確定新的治療靶向。

2.1 尿路上皮癌胚抗原1

尿路上皮癌胚抗原1（urothelial carcinoembryonic antigen 1，UCA1）是膀胱癌特異性的腫瘤標(biāo)志物。Fang等[7]發(fā)現(xiàn)在舌鱗狀細胞癌（tongue squamous cell carcinoma，TSCC）中，UCA1的表達異常升高，能促進腫瘤的淋巴細胞轉(zhuǎn)移且與腫瘤TNM分期及分化程度有關(guān)，但并不影響細胞的增殖，且其表達與性別、年齡、腫瘤大小均無關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，UCA1可以通過抑制miRNA-184（miR-184）來促進OSCC的細胞增殖,增強順鉑的耐藥性，抑制細胞的凋亡，以及調(diào)節(jié)血清鐵蛋白1（steroidogenic factor 1，SF1）的表達[8]。UCA1也能通過調(diào)節(jié)金屬基質(zhì)蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）及Wnt/β-catenin信號通路在OSCC中發(fā)揮作用[9]。

2.2 肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1

肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1（metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是一種高度保守的lncRNA，位于染色體1q13.1上。與正常口腔黏膜相比，OSCC中的MALAT1顯著過表達，且與頸部淋巴結(jié)陽性轉(zhuǎn)移與低存活率有關(guān)[10]。在TSCC中，上調(diào)的MALAT1可以通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin及NF-κB信號通路促進上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialmesenchymal transition,EMT）從而抑制細胞凋亡，并且靶向miR-124依賴性地通過JAG1調(diào)節(jié)舌癌細胞生長和轉(zhuǎn)移[11]。另有研究顯示，增強表達的MALAT1與某些影響癌細胞轉(zhuǎn)移能力的富含脯氨酸小蛋白（proline rich small protein,SPRR）的上調(diào)呈負相關(guān)，并且可以通過調(diào)節(jié)SPRR來影響TSCC的生長和轉(zhuǎn)移潛能[12]。以上多項研究表明，MALAT1可能通過增加OSCC的增殖和轉(zhuǎn)移發(fā)揮致癌作用。

2.3 母源性印記基因3

母源性印記基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）是首個被發(fā)現(xiàn)，具有腫瘤抑制特性的lncRNA[13]。Fang等[7]通過分 析94例TSCC樣 本 中l(wèi)ncRNA的表達水平發(fā)現(xiàn)，與在鄰近正常黏膜組織中相比，MEG3在TSCC中的表達減弱。人TSCC細胞系SCC-15和CAL27測定實驗顯示，miR-26a靶向抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3B轉(zhuǎn)錄物（DNA methyltransferase 3B，DNMT3B），并可導(dǎo)致MEG3的上調(diào)，miR-26a或MEG3的過表達均可以抑制細胞增殖和細胞周期進程并促進細胞凋亡[14]。研究表明，MEG3可以通過Wnt/β-catenin通路、miR-548d-3p/細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3（suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3）/細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子6（SOCS6）軸調(diào)節(jié)JAK-STAT通路，以及與miR-21的靶向結(jié)合來抑制OSCC中的遷移并促進其凋亡[15-16]。這些研究均能表明MEG3的低表達被認為是預(yù)后不良的影響因素。

2.4 結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物-1和結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物-2

結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物-1（colon cancer associated transcript 1，CCAT1）也被稱為癌相關(guān)區(qū)域長鏈非編碼RNA-5（cancer associated region long non-coding RNA-5，CARLo-5），定位于染色體8q24.21上。據(jù)報道,27%的OSCC中存在CCAT1的過表達，其可作為miRNA-155-5p和miRNA-7b-5p的內(nèi)源性ceRNA，影響OSCC的治療效果和預(yù)后[4]。另有實驗發(fā)現(xiàn)CCAT1主要存在于具有侵襲性的腫瘤中，其表達水平升高可能與患者吸煙相關(guān)[17]。結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物-2（CCAT2）也是定位于染色體8q24.21上的lncRNA。RT-qPCR結(jié)果顯示，與周圍正常組織相比，CCAT2在OSCC組織中顯著高表達。研究表明，CCAT2的表達水平與腫瘤分化程度、TNM分期有關(guān)：低分化、Ⅲ~Ⅳ期患者中CCAT2的表達量較中、高分化Ⅰ~Ⅱ期者顯著升高，而與性別、年齡、腫瘤大小、腫瘤部位及頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移均無顯著相關(guān)性[18]。

2.5 HOX轉(zhuǎn)錄物反義RNA

HOX轉(zhuǎn)錄物反義RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）有2個功能區(qū)域：位于5′端的多梳抑制復(fù)合物2（polycomb repressive complex 2,PRC2）結(jié)合結(jié)構(gòu)域和位于3′端的賴氨酸特異性脫甲基酶1（lysine specific demethylase 1,LSD1）/轉(zhuǎn)錄因子REST的核心抑制劑（Co repressor element silencing transcription factor1,CoREST1）結(jié)合域，它作為分子支架連接靶向這2種組蛋白修飾復(fù)合物，并通過偶聯(lián)組蛋白H3K27甲基化和H3K4去甲基化重新編程染色質(zhì)狀態(tài)。與正常組織相比，HOTAIR在OSCC中表達量升高，且與OSCC轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的增加、細胞凋亡的抗性、腫瘤大小分期和分化程度，以及患者低生存率關(guān)系密切[19]。研究表明，HOTAIR可以通過正向調(diào)控EMT來協(xié)調(diào)癌細胞的干性和轉(zhuǎn)移能力，其表達水平與E-鈣黏蛋白水平呈明顯負相關(guān)；當(dāng)HOTAIR過度表達時，PRC2和LSD1增加染色質(zhì)占據(jù)新的靶點和抑制許多抗轉(zhuǎn)移基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致癌癥轉(zhuǎn)移[20]。因此，我們推測HOTAIR的表達與OSCC的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移有密切關(guān)系。

2.6 Linc-ROR

Linc-ROR（long intergenic non-protein coding RNA,regulator of reprogramming）是位于18q21.31上，長度為2.6 kb的lncRNA。Arunkumar等[4]首次發(fā)現(xiàn)linc-RoR介導(dǎo)的內(nèi)源性競爭，即通過其作為ceRNA對miRNA-145-5p的海綿效應(yīng)。Linc-ROR能控制其靶基因（c-Myc、K1、Sox2、Oct4）的轉(zhuǎn)錄后過程，允許核心轉(zhuǎn)錄因子如Oct4、Nanog和Sox2在人胚胎干細胞中表達，這有助于形成和維持腫瘤的未分化狀態(tài)[21]。這些研究表明，linc-RoR過表達與未分化的口腔腫瘤有關(guān)，監(jiān)測linc-ROR對臨床治療效果及預(yù)后有一定的預(yù)測意義。

2.7 鐵蛋白重鏈1假基因3

鐵蛋白重鏈1假基因3（ferritin heavy chain 1 pseudogene 3，F(xiàn)TH1P3）是一種位于染色體2p23.3上的lncRNA。在OSCC中，F(xiàn)TH1P3的表達水平明顯增強，并且其異位表達可以促進OSCC細胞增殖和集落形成,并降低患者生存率[22]。FTH1P3在OSCC細胞中可以作為miR-224-5p的ceRNA來正向調(diào)節(jié)fizzled5的表達從而促進OSCC的進展[23]。此外，F(xiàn)TH1P3還可通過靶向作為腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子（MMP1、MMP3、MMP9、PLAU和白細胞介素8）來調(diào)節(jié)OSCC的進展和轉(zhuǎn)移。

2.8 牛磺酸上調(diào)基因1

?；撬嵘险{(diào)基因1（taurine up-regulated gene1，TUG1）是一種位于染色體chr22q12.2上的長度為7.1 kb的基因。Liang等[24]發(fā)現(xiàn)TUG1在OSCC組織和細胞系中的表達均上調(diào)，并與TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤分級顯著相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)Tca8113和TSCCA細胞中TUG1的敲低顯著抑制了β-catenin、細胞周期蛋白D1（cyclin D1）和原癌基因蛋白（c-myc）等蛋白質(zhì)及mRNA的表達水平，而Wnt/β-catenin途徑激活劑會逆轉(zhuǎn)由于TUG1敲低而導(dǎo)致的Tca8113和TSCCA細胞的增殖侵入和凋亡[24]。上述研究表明，TUG1作為潛在致癌基因在OSCC組織中表達上調(diào)，并可能通過靶向Wnt/β-catenin通路誘導(dǎo)OSCC凋亡。因此，敲除TUG1可作為一種新的OSCC治療靶點。

2.9 FOXC1

FOXC1（fork head box C1 upstream transcript）基因是FOX家族的成員，位于染色體6p25上。Kong等[25]通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)了FOXC1上游區(qū)域的轉(zhuǎn)錄本（FOXCUT），與鄰近的FOXC1基因一樣在OSCC患者中顯著過表達，且兩者呈正相關(guān)。此外，在OSCC細 胞Tca8113和SCC-9中，F(xiàn)OXC1和FOXCUT的敲低均可抑制腫瘤細胞的增殖和遷移能力，并伴隨MMP2、MMP7、MMP9和血管內(nèi)皮生長因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGF-A）的減少。以上研究表明，F(xiàn)OXC1和FOXCUT在OSCC組織標(biāo)本和細胞系中共同過表達，并可以作為一種“l(fā)ncRNA-mRNA對”成為OSCC患者的新型生物標(biāo)志物和治療靶標(biāo)。

近10年的研究表明，lncRNA作為在基因組調(diào)控、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后過程中發(fā)揮作用的重要生物分子，在多種細胞中發(fā)揮重要作用。研究lncRNA的異常表達對口腔疾病的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及侵襲的機制，可以為這些疾病的預(yù)測及早期診斷奠定基礎(chǔ)，且可能會成為新的治療靶標(biāo)。尤其是唾液中的lncRNA具有特異性表達位點，進一步的研究可以利用lncRNA的特異性表達來監(jiān)測口腔相關(guān)疾病的發(fā)生與復(fù)發(fā)。因此，未來對lncRNA的深入研究將會開辟疾病治療的新領(lǐng)域。