長鏈非編碼RNA作為競爭性內(nèi)源RNA在食管癌中的研究進(jìn)展△

李醒，黃俊星

南通大學(xué)第五附屬醫(yī)院（泰州市人民醫(yī)院）腫瘤科，江蘇 泰州225300

食管癌是世界上最常見的消化道惡性腫瘤，也是全世界最具侵襲性和致死性的消化道腫瘤之一[1]，亞洲國家食管癌的病理類型主要為食管鱗狀細(xì)胞癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）。盡管食管癌化療和放療方案、手術(shù)技術(shù)以及圍手術(shù)期管理取得了一些進(jìn)展，但由于早期無特殊癥狀，大多數(shù)食管癌患者確診時已進(jìn)展至晚期并伴有廣泛的局部浸潤和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，故其5年生存率僅有19%[2]，其中晚期食管癌患者的中位生存期小于1年[3]。因此，進(jìn)一步研究食管癌的發(fā)病機(jī)制并尋找早期診斷標(biāo)志物，是目前食管癌研究的關(guān)鍵之一。長鏈非編碼RNA（long non‐coding RNA，ln‐cRNA）是一類進(jìn)化保守的RNA分子，其長度大于200個堿基，沒有或具有有限的蛋白質(zhì)編碼功能[4]，早期并不被人們重視。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA在基因調(diào)控的幾乎所有階段（表達(dá)、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯水平）都發(fā)揮作用，且作為細(xì)胞周期、自噬和凋亡的重要調(diào)節(jié)因子，具有癌基因或抑癌基因的作用[5‐7]。與正常細(xì)胞相比，lncRNA在食管癌細(xì)胞中經(jīng)常表達(dá)失調(diào)，提示其可能成為惡性腫瘤的生物標(biāo)志物。此外，隨著對lncRNA在食管癌發(fā)病機(jī)制中作用的進(jìn)一步研究，其有望作為抗腫瘤治療的新靶點[8]。多項研究表明，lncRNA可作為競爭性內(nèi)源 RNA（competing endogenous RNA，ceR‐NA），通過與微小RNA（microRNA，miRNA）相互作用，調(diào)控其靶基因的表達(dá)，從而參與食管癌的發(fā)生發(fā)展過程[9‐11]。本文就lncRNA作為ceRNA在食管癌中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 ceRNA假說

Salmena等[12]于2011年提出了ceRNA假說，該假說對傳統(tǒng)基因調(diào)控模式進(jìn)行了補(bǔ)充，將miR‐NA→RNA的概念轉(zhuǎn)變?yōu)镽NA→miRNA→RNA。該假說認(rèn)為，信使RNA（messenger RNA，mRNA）、lncRNA、環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）等作為ceRNA，通過競爭一個或多個miRNA反應(yīng)元件（miRNA response element，MRE）調(diào)節(jié)其他RNA的功能，形成了跨轉(zhuǎn)錄組的大規(guī)模調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。隨后的大規(guī)模交聯(lián)免疫沉淀（cross‐linking immunopre‐cipitation，CLIP）實驗發(fā)現(xiàn)了成千上萬的 miRNA‐lncRNA相互作用，這意味著miRNA介導(dǎo)的mRNA與lncRNA之間的相互作用廣泛存在于不同的生物學(xué)過程中，例如腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[13]。因此，ceR‐NA假說為探索食管癌中l(wèi)ncRNA的功能提供了一個新的視角。

2 lncRNA作為ceRNA在食管癌中的作用

在食管癌相關(guān)的ceRNA研究中，lncRNA占據(jù)著重要的位置，多數(shù)lncRNA在食管癌中表達(dá)失調(diào)，表明lncRNA可作為食管癌早期診斷標(biāo)志物和新的治療靶點。

2.1 高表達(dá)的lncRNA

2.1.1 核富集轉(zhuǎn)錄體 1核富集轉(zhuǎn)錄體1（nuclear enriched abundant transcript 1，NEAT1）是細(xì)胞核旁斑的核心結(jié)構(gòu)成分，已被報道在多種惡性腫瘤，如乳腺癌[14]、宮頸癌[15]、卵巢癌[16]中可作為 ceRNA 發(fā)揮致癌作用。Li等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在ESCC細(xì)胞中NEAT1可作為ceRNA，通過與miRNA‐129競爭性結(jié)合，下調(diào)miRNA‐129的表達(dá)，從而導(dǎo)致miRNA‐129的靶基因 C‐末端結(jié)合蛋白 2（C‐terminal bind‐ing protein 2，CTBP2）去阻遏，ESCC細(xì)胞的侵襲能力增強(qiáng)；NEAT1基因敲除或miRNA‐129過表達(dá)可抑制CTBP2對ESCC細(xì)胞活力和侵襲能力的增強(qiáng)作用。

2.1.2 同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA 在食管癌中，同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA（homeobox transcript anti‐sense intergenic RNA，HOTAIR）的高表達(dá)與ESCC患者的生存率下降有關(guān)[18]。研究證實，HOTAIR可以促進(jìn)食管癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。Xu和Zhang[10]的研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR可作為 miRNA‐148a的海綿，正調(diào)節(jié)snail家族轉(zhuǎn)錄抑制因子2（snail family transcriptional repressor 2，SNAIL2）的表達(dá)，從而促進(jìn)上皮‐間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial‐mesenchymal transition，EMT）的發(fā)生。同樣，Wang等[19]研究表明，HOTAIR可能充當(dāng)ceRNA，成為miRNA‐130a‐5p的海綿，從而抑制鋅指E盒結(jié)合同源盒蛋白1（zinc finger E‐box binding homeobox 1，ZEB1）的表達(dá)，并促進(jìn)ESCC中EMT的發(fā)生。

2.1.3 漿細(xì)胞瘤變體易位 1研究表明，漿細(xì)胞瘤變體易位 1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）在ESCC組織中的表達(dá)水平明顯高于正常對照組織，且能夠預(yù)測ESCC患者的總體預(yù)后。PVT1敲除后可導(dǎo)致miRNA‐203表達(dá)上調(diào)，同樣miRNA‐203的敲除可使PVT1的表達(dá)上調(diào)；雙熒光素酶實驗進(jìn)一步證實，PVT1通過競爭性結(jié)合miR‐NA‐203 調(diào)節(jié)人重組 LIM 和 SH3 蛋白 1（LIM and SH3 protein 1，LASP1）的表達(dá)，從而促進(jìn)ESCC的進(jìn)展[20]。Shen等[21]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA‐145過表達(dá)或PVT1沉默可抑制ESCC細(xì)胞的活力、遷移和侵襲能力，同時還能促進(jìn)細(xì)胞凋亡；PVT1可以與miR‐NA‐145結(jié)合并調(diào)節(jié)其表達(dá)，而肌動蛋白結(jié)合蛋白1（fascin actin‐bundling protein 1，F(xiàn)SCN1）是 miR‐NA‐145的靶基因，提示下調(diào)PVT1的表達(dá)可抑制食管癌細(xì)胞遷移和侵襲，并可能通過miRNA‐145介導(dǎo)的對FSCN1的抑制作用促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

2.1.4 尿路上皮癌相關(guān)基因 1尿路上皮癌相關(guān)基因 1（urothelial cancer associated 1，UCA1）位于染色體19p13上。據(jù)報道，UCA1在肝細(xì)胞癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌和胃癌等多種惡性腫瘤中的表達(dá)水平均明顯上調(diào)，并通過調(diào)節(jié)雷帕霉素靶蛋白（mechanis‐tic target of rapamycin kinase，MTOR）、Wnt或蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也稱AKT）信號通路促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[22‐24]。Jiao 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，UCA1可與miRNA‐204相互作用，降低miRNA‐204與性別決定區(qū)相關(guān)高遷移率族盒蛋白4（sex‐dertermining re‐gion of Y chromosome related high mobility group box 4，SOX4）的3'‐非翻譯區(qū)（3'‐untranslated region，3'‐UTR）的結(jié)合能力，抑制 miRNA‐204 對SOX4mRNA的降解，促進(jìn)食管癌細(xì)胞的增殖。UCA1可作為ceRNA抑制miRNA‐498的表達(dá)，從而使miR‐NA‐498對鋅指E盒結(jié)合同源盒蛋白2（zinc finger E‐box binding homeobox 2，ZEB2）的作用減弱；在UCA1下調(diào)和miRNA‐498上調(diào)的裸鼠體內(nèi)，ZEB2的表達(dá)水平明顯降低，腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移和集落形成能力以及EMT、腫瘤生長速度和重量均明顯降低[26]。

2.1.5 X染色體失活特異轉(zhuǎn)錄本X染色體失活特異轉(zhuǎn)錄本（X‐inactive specific transcript，XIST）與雌性哺乳動物X染色體失活相關(guān)，在食管癌組織和細(xì)胞系中高表達(dá)，且與食管癌細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移和侵襲密切相關(guān)。Chen等[9]研究發(fā)現(xiàn)，XIST在食管癌中的表達(dá)上調(diào)，可靶向miRNA‐494/周期蛋白依賴性激酶 6（cyclin‐dependent kinase 6，CDK6）軸，并通過Janus激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3（signal transducer and activa‐tor of transcription 3，STAT3）信號通路，在食管癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮致癌作用。敲除XIST可抑制ES‐CC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，導(dǎo)致miRNA‐101的表達(dá)水平升高和zeste基因增強(qiáng)子同源物2（enhanc‐er of zeste homolog 2，EZH2）的表達(dá)水平下降；增強(qiáng)EZH2的表達(dá)可顯著降低XIST基因敲除后的抗增殖活性，這些都提示XIST可能作為miRNA‐101的ceRNA調(diào)節(jié)EZH2的表達(dá)[27]。

2.2 低表達(dá)的lncRNA

2.2.1 母系表達(dá)基因 3Dong等[28]研究發(fā)現(xiàn)，母系表達(dá)基因 3（maternally expressed gene 3，MEG3）在ESCC組織和細(xì)胞中的表達(dá)顯著下調(diào)，采用甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑處理后，MEG3在ESCC細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著升高，提示MEG3是一種抑癌基因，且異常啟動子高甲基化是ESCC中MEG3基因沉默的關(guān)鍵。此外，MEG3作為ceRNA可通過競爭性結(jié)合miRNA‐9調(diào)節(jié)上皮鈣黏素（E‐cadherin）和叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O1（forkhead box O1，F(xiàn)OXO1）的表達(dá)，可作為預(yù)測ESCC進(jìn)展和預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。Ma等[29]研究發(fā)現(xiàn)，ESCC細(xì)胞中MEG3能夠與miRNA‐4261相互作用，抑制重組人Dickkopf相關(guān)蛋白2（recombinant human Dickkopf‐related protein 2，DKK2）并阻斷Wnt/β‐聯(lián)蛋白（β‐catenin）信號傳導(dǎo)，從而抑制ESCC的發(fā)生和發(fā)展。

2.2.2 癌癥易感性候選基因 2癌癥易感性候選基因 2（cancer susceptibility candidate 2，CASC2）位于染色體10q26上。Zhu等[30]研究發(fā)現(xiàn)，CASC2在食管癌組織和細(xì)胞系中的表達(dá)水平明顯下降，過表達(dá)CASC2可誘導(dǎo)ESCC細(xì)胞的DNA損傷，CASC2通過負(fù)調(diào)節(jié)ESCC細(xì)胞中miRNA‐181a的表達(dá)，抑制AKT信號通路，從而促進(jìn)順鉑的抗腫瘤活性。

2.2.3 生長抑制特異性基因 5Wang等[31]研究表明，生長抑制特異性基因 5（growth arrest‐specific 5，GAS5）在ESCC組織和細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào)，且與miRNA‐196a的高表達(dá)有關(guān)，雙熒光素酶報告分析結(jié)果表明miRNA‐196a可與GAS5的第7外顯子結(jié)合。

3 ceRNA假說的爭議及局限性

ceRNA假說的吸引力在于其可能具有解釋成千上萬個尚未被識別的lncRNA功能的潛力，但是目前對ceRNA假說仍存在疑慮[32]。這些反對論點的核心是，單個miRNA靶基因表達(dá)的任何變化都可能只構(gòu)成靶區(qū)豐度的一小部分[33]。使用全轉(zhuǎn)錄組方法進(jìn)行的一些分析認(rèn)為，生理狀態(tài)下個體ln‐cRNA表達(dá)的變化不足以抑制miRNA的活性[34‐36]。另外，ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的有效性可能受多個因素的影響，如miRNA豐度和ceRNA豐度的相對水平，以及單個分子的亞細(xì)胞定位。因此，雖然有關(guān)ceRNA的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但仍處于假說驗證階段，仍需要大量的證據(jù)證明。

4 小結(jié)

基于ceRNA的基因調(diào)控是一個正在興起的研究領(lǐng)域，它將顯著提高人們對腫瘤相關(guān)分子機(jī)制的理解。研究lncRNA作為ceRNA在食管癌中的作用有利于其診斷和治療，對全面了解食管癌的發(fā)生機(jī)制具有很大幫助。另有研究發(fā)現(xiàn)，ceRNA也存在于其他疾病中，如糖尿病腎病及心血管相關(guān)疾病[37‐38]。但是，有關(guān)lncRNA作為ceRNA在食管癌中作用的研究尚處于初級階段，未來的探索可能會為食管癌的診斷和治療提供更多的潛在生物標(biāo)志物。