表觀遺傳學(xué)在肺癌中的研究進(jìn)展

張文成（天津市寶坻區(qū)人民醫(yī)院,天津 301800）

1 m6A甲基化與肺癌

m6A是真核細(xì)胞中最普遍的mRNA修飾，在mRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控方面有重要作用。N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）-RNA甲基化是一種類似DNA甲基化或組蛋白修飾的表觀遺傳修飾方式，是去甲基化酶、甲基化轉(zhuǎn)移酶和相關(guān)閱讀蛋白共同調(diào)節(jié)的一種動態(tài)可逆的生物學(xué)過程[1]。m6A甲基轉(zhuǎn)移酶Mettl3在肺癌進(jìn)展中扮演重要角色，其可以增加前體miR-143-3p的剪接，以促進(jìn)其生物學(xué)過程發(fā)生。此外，miR-143-3p/VASH1軸是肺癌體內(nèi)進(jìn)展和總生存率的不良預(yù)后因素。Zhang等通過TCGA 數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn)METTL3表達(dá)量在癌組織中明顯升高。Mettl3敲除并減少了m6A對JUNB的修飾，降低了JUNB在mRNA水平的穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致JUNB在RNA和蛋白水平均下降[2]。此外Chen等發(fā)現(xiàn)Mettl3在A549細(xì)胞系中正向調(diào)控EZH2表達(dá)，能通過誘導(dǎo)EZH2 mRNA的m6A修飾調(diào)控肺癌進(jìn)展[3]。敲減Mettl3可抑制肺腺癌A549和H1299細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而且也可以改變PI3K/AKT通路中相關(guān)蛋白的磷酸化和表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤進(jìn)展[4]。由Mettl3啟動的m6AmRNA甲基化可通過將YTHDF1/3和eIF3b募集到翻譯起始復(fù)合物中來促進(jìn)YAP mRNA的翻譯，并通過調(diào)節(jié)MALAT1-miR-1914-3p-YAP軸來提高YAP mRNA的穩(wěn)定性。YAP表達(dá)和活性的增加誘導(dǎo)NSCLC藥物抗性和轉(zhuǎn)移[5]。在肺鱗癌細(xì)胞NCI-H520和L78中敲減FTO基因可以抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡而過表達(dá)則出現(xiàn)相反的表型。在肺腺癌細(xì)胞系中過表達(dá)FTO同樣出現(xiàn)細(xì)胞的遷移、侵襲和增殖能力增強(qiáng)，而且m6A-RNA表達(dá)水平下調(diào)，由此推測FTO通過m6A去甲基化導(dǎo)致細(xì)胞遷移而促進(jìn)肺腺癌進(jìn)展[6-7]。有研究顯示ALKBH5異常表達(dá)可以減少HDFs介導(dǎo)的Yes相關(guān)蛋白表達(dá)并且抑制miR-107/LATS2介導(dǎo)的YAP活性，進(jìn)而抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞遷移、侵襲、增殖與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[8]。有研究表明，eIF3B在非小細(xì)胞肺癌中高表達(dá)，且與疾病的不良預(yù)后有關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其還能促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌增殖，抑制細(xì)胞凋亡[9]。另有研究報道eIF3h蛋白在肺腺癌組織中表達(dá)增高，進(jìn)一步研究顯示該蛋白過表達(dá)促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞侵襲和遷移[10]。

2 非編碼RNA與肺癌

非編碼RNA在肺癌的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用，諸如與表觀調(diào)控、后轉(zhuǎn)錄調(diào)控等。miRNA參與很多生物學(xué)過程，包括細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、凋亡、代謝等過程。miRNA分子的表觀遺傳修飾，主要包括腺嘌呤甲基化或胞嘧啶甲基化，可影響RNA的靶向性、穩(wěn)定性、定位和剪接[11]。miR-130b高表達(dá)與肺腺癌T3+4期，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，而且其高表達(dá)是肺腺癌不良預(yù)后的危險因子。此外功能研究表明過表達(dá)miR-130b促進(jìn)細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移，敲減結(jié)果與之相反[12]。miR-16的過表達(dá)通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來抑制肺癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。通過生物信息學(xué)方法顯示miR-16通過靶向YAP1發(fā)揮其作用，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)YAP1沉默亦可使肺癌細(xì)胞的生長停止。但是，YAP1過表達(dá)可以逆轉(zhuǎn)miR-16的生長抑制作用。MicroRNA-425-5p過表達(dá)在體外和體內(nèi)均能抑制A549肺癌細(xì)胞的增殖。另一方面，敲減microRNA-425-5p會增加A549的增殖。進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)制研究，microRNA-425-5p抑制肺癌細(xì)胞生長的潛在機(jī)制是通過其靶向和下調(diào)TFIIB相關(guān)因子2的能力介導(dǎo)的。研究顯示miR-590-5p的過表達(dá)導(dǎo)致肺癌細(xì)胞的細(xì)胞活力、增殖、集落形成、遷移和侵襲能力降低，而其敲減則顯示相反的效果。此外，上皮到間質(zhì)轉(zhuǎn)化中涉及的幾種蛋白質(zhì)的水平與肺腺癌細(xì)胞和NSCLC患者腫瘤中的miR-590-5p水平呈負(fù)相關(guān)。此外，鑒定了雙熒光素酶報告基因檢測STAT3是miR-590-5p的直接靶標(biāo)，它負(fù)調(diào)控STAT3激活及其下游信號傳導(dǎo)分子（例如，Cyclin D1，c-Myc，Vimentin和β-catenin），參與腫瘤發(fā)生，由此可知miR-590-5p通過調(diào)節(jié)STAT3途徑在NSCLC中起抑癌作用[13]。有研究顯示miR-124a通過調(diào)控USP14的表達(dá)誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡，抑制肺癌干細(xì)胞自我更新和生長，并提高吉非替尼敏感性。此外，有研究報道肺癌組織中的表觀標(biāo)記物miR-1290、miR-196b 和miR-135a的組合以及血漿中miR-25、miR-21、miR27b和miR-326組合均可用于晚期非小細(xì)胞肺癌患者鉑類化療的效果[14]。Zhang等通過血漿miRNA表達(dá)譜鑒定出5個micRNAs組合（miR-191、miR-28-3P、miR-145、miR-328、miR-18a）可以有效預(yù)測晚期肺小細(xì)胞肺癌的預(yù)后[15]。

lncRNA在肺癌發(fā)展中亦有重要作用。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)LINC-PINT表達(dá)在NSCLC組織和細(xì)胞系中均增加。功能實驗顯示LINC-PINT在體外可降低NSCLC細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、細(xì)胞遷移和侵襲。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，LINC-PINT通過NSCLC細(xì)胞中的miR-208a-3p/程序性細(xì)胞死亡4（PDCD4）介導(dǎo)對細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、細(xì)胞遷移和侵襲的抑制作用[16]。1號染色體上的1101320-1104290區(qū)域的低甲基化導(dǎo)致LINC00337低水平表達(dá)，LINC00337通過與hsa-miR-373和hsa-miR-195競爭性結(jié)合而影響CHEK1的表達(dá)水平，從而影響LUAD患者的腫瘤免疫細(xì)胞和生存結(jié)果。研究顯示lncRNA JPX在肺癌轉(zhuǎn)移組織中表達(dá)上調(diào)，并且與腫瘤大小和分期密切相關(guān)。在功能上，JPX在體外促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖，并在體內(nèi)促進(jìn)肺腫瘤生長。此外，JPX通過競爭性地使miR-33a-5p海綿化來上調(diào)Twist1表達(dá)，并隨后誘導(dǎo)EMT和肺癌細(xì)胞侵襲。有趣的是，JPX和Twist1在肺癌組織和細(xì)胞中協(xié)同上調(diào)。機(jī)制方面，JPX/miR-33a-5p/Twist1軸通過激活Wnt/β-catenin信號參與EMT進(jìn)展。

CircRNA是非編碼RNA中的一種類型，它通過與染色質(zhì)組蛋白相互作用，與RNA聚合酶結(jié)合，吸附miRNA，從細(xì)胞質(zhì)中捕獲轉(zhuǎn)錄因子等調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展[17]。目前，在肺癌中的研究主要焦點是circRNA吸附miRNA。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)LUSC組織中與細(xì)胞周期相關(guān)的circTP63表達(dá)上調(diào)，并且其上調(diào)與LUSC患者的更大的腫瘤大小和TNM分期相關(guān)。升高的circTP63在體外和體內(nèi)均可促進(jìn)細(xì)胞增殖。circTP63與FOXM1共享miRNA反應(yīng)元件。circTP63與miR-873-3p競爭性結(jié)合并阻止miR-873-3p降低FOXM1的水平，從而上調(diào)CENPA和CENPB。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)circ-ENO1及其宿主基因ENO1在肺腺癌細(xì)胞中被上調(diào)。功能上，沉默circ-ENO1抑制糖酵解，抑制增殖，遷移和EMT，誘導(dǎo)凋亡。circ-ENO1充當(dāng)ceRNA與miR-22-3p相互作用并上調(diào)ENO1表達(dá)。體內(nèi)實驗證明，circ-ENO1在體內(nèi)推動了腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。因此，circ-ENO1是患者的潛在治療靶點[18]。有作者報道circFGFR1在NSCLC組織中表達(dá)上調(diào)，并且circFGFR1表達(dá)與NSCLC患者的臨床病理特征和不良預(yù)后相關(guān)。過表達(dá)circFGFR1促進(jìn)了NSCLC細(xì)胞的遷移、侵襲、增殖和免疫逃逸。從機(jī)理上講，circFGFR1可以直接與miR-381-3p相互作用，并隨后作為miRNA海綿體來上調(diào)miR-381-3p目標(biāo)基因CXCR4的表達(dá)，從而促進(jìn)NSCLC的發(fā)展和對抗 PD-1的治療。有研究顯示與癌旁正常組織相比，circSMARCA5在NSCLC組織中被下調(diào)。circSMARCA5在NSCLC細(xì)胞系中的過表達(dá)顯著抑制了增殖、遷移和侵襲。此外，circSMARCA5通過充當(dāng)miR-19b-3p的海綿發(fā)揮其腫瘤抑制活性。抑制miR-19b-3p對NSCLC細(xì)胞系的增殖、遷移和侵襲表現(xiàn)出抑制作用，這可能歸因于同源盒A9表達(dá)的調(diào)節(jié)。體內(nèi)研究顯示，circSMARCA5的過表達(dá)抑制了體內(nèi)腫瘤的生長。與鄰近的正常肺組織相比，circSMARCA5在NSCLC組織中被下調(diào)。circSMARCA5在NSCLC細(xì)胞系中的過表達(dá)顯著抑制了增殖、遷移和侵襲。此外，circSMARCA5通過充當(dāng)miR-19b-3p的海綿發(fā)揮其腫瘤抑制活性。抑制miR-19b-3p對NSCLC細(xì)胞系的增殖，遷移和侵襲表現(xiàn)出抑制作用，這可能歸因于同源盒A9表達(dá)的調(diào)節(jié)。最后，circSMARCA5的過表達(dá)抑制了體內(nèi)腫瘤的生長[19]。

3 展望

腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中常常伴有表觀遺傳學(xué)的變化，它的改變在腫瘤遺傳過程中通過影響關(guān)鍵基因并與其相互作用而發(fā)揮生物學(xué)作用。非編碼RNA調(diào)控以及m6A RNA甲基化調(diào)控都是腫瘤中關(guān)鍵基因異常表達(dá)的機(jī)制。這些特征不僅可以作為腫瘤預(yù)后預(yù)測、早期診斷還可以作為腫瘤治療新的靶點。隨著表觀遺傳學(xué)的深入研究，一系列相關(guān)藥物會相繼應(yīng)用于臨床，對腫瘤防治作出重大貢獻(xiàn)。