長(zhǎng)鏈非編碼RNA與胃癌關(guān)系的研究進(jìn)展

杜 瑤 綜述，禹 莉 審校

(蚌埠醫(yī)學(xué)院腫瘤基礎(chǔ)研究與臨床檢驗(yàn)診斷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/慢性疾病免疫學(xué)基礎(chǔ)與臨床安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠 233030)

最近幾年，在國(guó)內(nèi)外的生命科學(xué)研究中，長(zhǎng)鏈非編碼RNA(LncRNA)的熱度可謂是高居不下。根據(jù)基因組測(cè)序顯示，30億個(gè)堿基對(duì)組成了人的基因組，其中98.5%的核酸序列為非編碼RNA(non-coding RNA)，用于參與蛋白質(zhì)編碼的序列僅僅只有1.5%。

胃癌是一種常見(jiàn)的惡性腫瘤，早期癥狀不明顯，致使胃癌死亡率居于所有癌癥死亡率的前列。因此，尋找可靠的胃癌標(biāo)志物，提高胃癌早期診斷率，對(duì)于癌癥患者生存期的延長(zhǎng)特別重要?；蚪M中轉(zhuǎn)錄的LncRNA便表現(xiàn)出了潛在作用。本綜述將試圖闡述LncRNA與胃癌之間的相關(guān)關(guān)系。

1 胃 癌

流行病學(xué)研究表明，全世界癌癥死亡率中排名第二的胃癌，是一種最常見(jiàn)的威脅人類(lèi)生命健康的惡性腫瘤[1-2]，全世界每年新增胃癌患者約100萬(wàn)例，死亡率達(dá)75%[3]。韓國(guó)、日本和中國(guó)等東亞國(guó)家是胃癌高發(fā)地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2012年，胃癌患者人數(shù)已占全球總病例數(shù)的近50%[4]。胃癌患者的總體預(yù)后較差，明確診斷后5年生存率僅為20%～30%。造成胃癌預(yù)后不良的主要原因是惡性侵襲和轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)治療胃癌的方式是以手術(shù)為主，輔以放化療，在改善預(yù)后不明顯的情況下，探究胃癌的發(fā)病機(jī)制，阻斷胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移就顯得尤其重要。目前，胃癌的早期診斷主要依靠電子胃鏡加上病理學(xué)檢查的方法，糖類(lèi)抗原199(CA199)、血清學(xué)癌胚抗原(CEA) 和糖類(lèi)抗原724(CA724)指標(biāo)，但存在特異性及敏感性不高的缺點(diǎn)，難以發(fā)現(xiàn)早期胃癌，不能完全替代活組織檢查。作為探索熱門(mén)的基因檢測(cè)，其在判斷腫瘤的產(chǎn)生、進(jìn)展、遷移及預(yù)后等方面擁有一定的優(yōu)勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤的診斷和預(yù)后上，LncRNA可作為新型的腫瘤標(biāo)志物發(fā)揮積極作用[5]。LncRNA在胃癌中的重要影響也被廣泛研究并報(bào)道。

2 LncRNA

LncRNA 是長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸的RNA分子[5-6]。LncRNA沒(méi)有典型開(kāi)放閱讀框架(ORF)，不編碼任何蛋白質(zhì)，但在基因調(diào)控中能以 RNA 形式在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后、外遺傳學(xué)等眾多方面發(fā)揮作用[6-7]。目前認(rèn)為L(zhǎng)ncRNA的來(lái)源和進(jìn)化可能存在以下作用機(jī)制：(1)非編碼RNA中鄰近重復(fù)序列可能是由于其中一個(gè)序列的兩次隨機(jī)復(fù)制的結(jié)果；(2) 有功能的非編碼逆轉(zhuǎn)錄基因或者是無(wú)功能的非編碼逆轉(zhuǎn)錄假基因，均可由非編碼基因通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄移位形成； (3) 隨著重排染色體，由2個(gè)遠(yuǎn)距離分離且不轉(zhuǎn)錄的序列區(qū)域發(fā)生合并可形成一個(gè)多外顯子的非編碼RNA； (4) 由于轉(zhuǎn)座子的插入，形成一個(gè)有功能的非編碼RNA；(5) 一個(gè)有功能的非編碼基因能與先前編碼序列連接，可因蛋白質(zhì)編碼基因的閱讀框架的破壞而被轉(zhuǎn)換生成。按照基因組上的相關(guān)蛋白對(duì)應(yīng)編碼基因的特點(diǎn)和位置，LncRNA可以分為五類(lèi)，即(1) 正義LncRNA(sense LncRNA)： 同一條鏈上蛋白對(duì)應(yīng)基因編碼的轉(zhuǎn)錄方向即為正義LncRNA的轉(zhuǎn)錄方向； (2) 內(nèi)含子LncRNA(intronic LncRNA)：主要由基因的內(nèi)含子區(qū)域轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生； (3) 反義LncRNA(anti-sense LncRNA)：轉(zhuǎn)錄方向與鄰近的蛋白對(duì)應(yīng)的編碼基因其轉(zhuǎn)錄方向相反；(4) 基因間LncRNA(intergenic LncRNA)：產(chǎn)生于2個(gè)基因間的區(qū)域，即為lincRNA[8]；(5) 雙向LncRNA(bidirectional LncRNA)：可同時(shí)從同一條鏈上蛋白質(zhì)對(duì)應(yīng)的編碼基因相反的轉(zhuǎn)錄方向或相同的轉(zhuǎn)錄方向[9]。

3 LncRNA與胃癌

2010-2020年，LncRNA 在多種腫瘤中的研究與日俱增，關(guān)于LncRNA與胃癌的相關(guān)研究已經(jīng)取得了卓越的成果，對(duì)了解胃癌的分子生物學(xué)越來(lái)越重要。研究顯示，多種LncRNA在胃癌細(xì)胞中異常表達(dá)[8,10-11]。腫瘤的發(fā)生與生物遺傳信息的改變有關(guān)，而異常表達(dá)的LncRNA恰恰可引起遺傳信息的變化。目前，還沒(méi)有明確了解LncRNA的致癌機(jī)制，但研究發(fā)現(xiàn)在Notch、mTOR、NF-Κb和Wnt等多條腫瘤信號(hào)通路中均有LncRNA的表達(dá)，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移、凋亡及增殖，密切與腫瘤產(chǎn)生、進(jìn)展和遷移等相關(guān)[12-15]。

許多國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，TNM 分期、腫瘤大小、分化、遷移、浸潤(rùn)、預(yù)后等胃癌患者的臨床病理參數(shù)，均與LncRNA的非正常表達(dá)相關(guān)[16-17]，其在胃癌的診斷中擁有重要的臨床意義。絕大多數(shù)的LncRNA都參與了胃癌細(xì)胞的侵襲和遷移，胃癌相關(guān)的LncRNA可以作為生物學(xué)標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)胃癌的遷移。LncRNA可以通過(guò)參與一些microRNA(miRNA)的信號(hào)傳導(dǎo)通路，成為抑癌基因或致癌基因，從而影響胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[18]。在將來(lái)的臨床診治和預(yù)后監(jiān)測(cè)中，LncRNA 可作為腫瘤治療的靶點(diǎn)和新型標(biāo)志物發(fā)揮重要作用。

3.1結(jié)腸癌癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(CCAT1) CCAT1是近年在結(jié)腸癌中被新發(fā)現(xiàn)的LncRNA，其在結(jié)腸癌中為上調(diào)狀態(tài)。CCAT1 的長(zhǎng)度為2 628個(gè)核苷酸，定位于8q24.21。雖然具有3個(gè)ORF，但是無(wú)法翻譯蛋白質(zhì)。CCAT1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)，其高表達(dá)于多種腫瘤細(xì)胞中。有研究檢測(cè)到胃癌細(xì)胞中存在CCAT1上調(diào)，并已經(jīng)明確CCAT1在胃癌中具有促進(jìn)作用[19]。在多種腫瘤組織中，包括胃癌，發(fā)現(xiàn)C-Myc癌基因可以直接結(jié)合其啟動(dòng)子E-box，激活CCAT1，影響腫瘤的增殖和遷移。在胃癌細(xì)胞中CCAT1還參與調(diào)節(jié)miR490，二者呈負(fù)相關(guān)，據(jù)此信息可以推斷miR490的結(jié)合位點(diǎn)存在于CCAT1上，刺激miR490可以激活CCAT1，導(dǎo)致胃癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移，所以若想抑制胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，便可通過(guò)抑制miR490來(lái)達(dá)到目的。hnRNPA1與CCAT1呈正相關(guān)，與miR490呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移可通過(guò)CCAT1-miR490-hnRNPA1軸實(shí)現(xiàn)促進(jìn)。CCAT1 可成為早期胃癌診斷及隨訪的指標(biāo)。

3.2H19 H19是最早被鑒定的LncRNA分子之一，位于染色體11p15.5上，擁有ORF，但是不能翻譯對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)。是食管癌、肝癌、膀胱癌、結(jié)腸癌及肝轉(zhuǎn)移的生物標(biāo)志物。啟動(dòng)子區(qū)域甲基化缺失，會(huì)導(dǎo)致LncRNA的顯著上調(diào)，預(yù)測(cè)腫瘤的出現(xiàn)。

在胚胎期高表達(dá)，出生之后就會(huì)被滅活的H19基因，會(huì)再次于腫瘤發(fā)生時(shí)表達(dá)，影響著腫瘤的進(jìn)展。研究顯示，在不同腫瘤中H19具有不同的作用，例如致癌、抑癌。但是有研究明確指出在胃癌的癌變過(guò)程中存在H19的參與。H19作為miR-657的前體，其誘導(dǎo)產(chǎn)生的miR-657是促進(jìn)胃癌發(fā)生的重要介質(zhì)，LI等[20]發(fā)現(xiàn)H19除了可以加工形成微小RNA，還可以在胃癌中上調(diào)ISM1蛋白，此蛋白可以間接下調(diào)負(fù)性靶基因miR-675的表達(dá)。研究顯示，p53作為抑制腫瘤基因?qū)19有負(fù)調(diào)控作用，當(dāng)H19與p53結(jié)合后,可以通過(guò)抑制P53的活性，來(lái)促使胃癌細(xì)胞的增殖和逃逸凋亡[21]。而癌基因c-Myc對(duì)H19有正調(diào)控作用，可以誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞表達(dá)H19，通過(guò)一定數(shù)量的胃癌標(biāo)本發(fā)現(xiàn)，c-Myc水平與H19的表達(dá)呈正相關(guān)。有研究表明，胃癌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)的H19與生存率和TNM分期晚期具有相關(guān)性[22]；有研究通過(guò)受試者工作特征曲線(ROC)分析發(fā)現(xiàn)，胃癌患者的外周血較健康人高表達(dá)H19，在患者手術(shù)后的血漿樣本中的表達(dá)呈現(xiàn)明顯下調(diào)。體外試驗(yàn)顯示H19過(guò)表達(dá)可以促使胃癌細(xì)胞的增殖，敲除可促進(jìn)癌變細(xì)胞發(fā)生凋亡[23]。這說(shuō)明H19可作為早期胃癌篩選和診斷的潛在指標(biāo)。

3.3肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄體1(MALAT1) MALAT1于肺癌中被首次發(fā)現(xiàn)，其位于染色體11p13上。MALAT1在多種腫瘤中高表達(dá)。研究顯示，胃癌中的MALAT1在遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移組織中表達(dá)水平要明顯高于正常和沒(méi)有轉(zhuǎn)移的組織，在外周血中也是同樣的結(jié)果[24]。核內(nèi)mRNA前剪接因子2(SF2)/替代剪接因子(ASF)在MALAT1的誘導(dǎo)下可以過(guò)表達(dá)，但是SF2/ASF的高表達(dá)對(duì)細(xì)胞的增殖卻無(wú)影響，通過(guò)敲低MALAT1可以抑制SF2/ASF的表達(dá)，表明通過(guò)調(diào)節(jié)SF2/ASF可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MALAT1在胃癌細(xì)胞增殖方面的調(diào)控。通過(guò)RNA免疫共沉淀測(cè)序(RIP seq)發(fā)現(xiàn)MALAT1與EZH2連接后，可以對(duì)PCDH10(腫瘤抑制因子之一)起到抑制作用，進(jìn)而對(duì)胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生積極影響[2]。通過(guò)比例風(fēng)險(xiǎn)回歸模型(COX)分析顯示，高表達(dá)的MALAT1還與腫瘤的不良預(yù)后相關(guān)，二者呈正相關(guān)。

3.4母系印記基因3(MEG3) MEG 3在2000年被發(fā)現(xiàn)，位于基因的14q32.3 上，長(zhǎng)約1.6 kb,沒(méi)有完整的ORF[7]。MEG3是具有抑癌作用的LncRNA，在多種腫瘤中缺失表達(dá)或降低[22]。MEG3可以通過(guò)刺激P53抑癌基因的表達(dá)，抑制胃癌細(xì)胞增殖，促使細(xì)胞凋亡，而沉默MEG3則可促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖。MEG3調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為，主要是通過(guò)與miRNA相互作用實(shí)現(xiàn)的。MEG3的下調(diào)與腫瘤的病理分期、瘤體大小、有無(wú)轉(zhuǎn)移、無(wú)病生存率和總生存率密切相關(guān)，其表達(dá)水平越低，預(yù)后情況越差。在胃癌細(xì)胞中MEG3可被miR148a、miR-141抑制出現(xiàn)表達(dá)下調(diào)，也可因?yàn)镈NA甲基化抑制其在胃癌細(xì)胞中的表達(dá)。與人胃黏膜細(xì)胞(GES 1)正常細(xì)胞系相比，在BGC-823、SGC-7910、MGC-803和AGS-GC胃癌細(xì)胞系中，LncRNA MEG3被下調(diào)。MSP結(jié)果顯示，與正常組織相比，LncRNA-MEG3在腫瘤組織中高甲基化，與GES 1正常細(xì)胞系相比，在BGC-823、SGC-7910、MGC-803和AGS-GC胃癌細(xì)胞系中LncRNA MEG3也表現(xiàn)為高甲基化。MEG3與miR-181a-5p呈負(fù)相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)MEG3在體內(nèi)的上調(diào)可以抑制腫瘤生長(zhǎng)[23]。

3.5生長(zhǎng)阻滯特異性轉(zhuǎn)錄本5(GAS5) GAS5是首個(gè)在潛在的抑癌基因的篩選中發(fā)現(xiàn)的生長(zhǎng)停滯期處于過(guò)表達(dá)的Lnc RNA，其大小約為650 bp，具有12個(gè)外顯子。GAS5在多種腫瘤中表現(xiàn)為下調(diào)。高表達(dá)的GAS5 通過(guò)細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)，促使細(xì)胞凋亡，從而使腫瘤細(xì)胞的增殖受到抑制[24-25]。在胃癌研究中，通過(guò)檢測(cè)胃癌和癌旁正常細(xì)胞中GAS5的產(chǎn)生量，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中的GAS5越低表達(dá)，其腫瘤進(jìn)展越快，預(yù)后越不良。胃癌組織中GAS5的表達(dá)明顯下降，其與腫瘤大小、TNM分期、整體生存率和無(wú)病生存率相關(guān)[25]。GAS5 的抑癌作用可通過(guò)調(diào)節(jié)P21和E2F1達(dá)成。Y盒結(jié)合蛋白1(YBX1)和p21 的下調(diào)表達(dá)，可被GAS5的低表達(dá)引起，從而解除 G1 期的阻滯，表明GAS5 可以通過(guò)調(diào)節(jié)p21和YBX1的表達(dá)來(lái)抑制胃癌細(xì)胞的增殖。

3.6鋅指蛋白反義鏈1 ( ZFAS1) ZFAS1 是最近幾年發(fā)現(xiàn)的LncRNA，其位于20q13上，ZFAS1為ZNFX1的反義RNA，ZFAS1在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中均有表達(dá)，而ZNFX1只在細(xì)胞核中高度表達(dá)。有研究表明，ZFAS1的高表達(dá)與腎細(xì)胞癌預(yù)后差、病程短呈正相關(guān)，敲除ZFAS1可顯著抑制腎癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[26]。此外，miR-10a被確定為ZFAS1的靶向標(biāo)志物。沉默miR-10a可減弱ZFAS1促進(jìn)腎癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的能力。SKA1作為miR-10a的一個(gè)關(guān)鍵下游靶蛋白，與ZFAS1的生物學(xué)特性有關(guān)，ZFAS1通過(guò)miR-10a正調(diào)控SKA1的表達(dá)。目前在胃癌中針對(duì)兩者的研究均不多。研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌細(xì)胞系、組織及血清中ZFAS1為過(guò)表達(dá)，患者較差的生存率和預(yù)后不良與其表達(dá)水平相關(guān)[27-29]。敲除ZFAS1后可抑制胃癌細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)其凋亡，抑制上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[28]。外泌體參與ZFAS1的運(yùn)輸，從而加快胃癌細(xì)胞增殖及侵襲轉(zhuǎn)移[29]。ZFAS1 可以與LSD1/CoREST 和EZH2 發(fā)生作用，通過(guò)抑制 NKD2和KLF2 的轉(zhuǎn)錄，以達(dá)到促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖的目的[30]。

4 小 結(jié)

本文主要總結(jié)了近幾年來(lái)與胃癌相關(guān)的、重要的LncRNA，回顧了LncRNA 對(duì)胃癌細(xì)胞復(fù)雜的作用機(jī)制。體內(nèi)和體外試驗(yàn)均可顯示部分LncRNA在早期和癌前病變中過(guò)低表達(dá)、不表達(dá)或過(guò)表達(dá)，而這些表達(dá)異常的LncRNA對(duì)細(xì)胞的增殖、凋亡和遷移產(chǎn)生影響，從而發(fā)揮對(duì)胃癌的抑制或刺激作用。這些都表明LncRNA可以作為胃癌早期診斷和療效觀察的潛在指標(biāo)。但如今很多 LncRNA 在胃癌組織及細(xì)胞中的具體作用機(jī)制仍不十分明確，尚需進(jìn)行深入研究。進(jìn)一步研究與胃癌相關(guān)LncRNA在胃癌發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制，努力將相關(guān)LncRNA作為指標(biāo)，用于臨床早期診斷及預(yù)后判斷，可能會(huì)為胃癌的臨床診治研究提供新方向，甚至有可能改變當(dāng)前胃癌的診療模式。