長鏈非編碼RNA HIF1A-AS1的研究現(xiàn)狀與進展

肖 寧 ，林瑋鍵，龍永福

（1.桂林醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院泌尿外科，廣西 桂林 541199；2.邵陽市中心醫(yī)院尿控學研究室，湖南 邵陽 422000）

隨著高通量檢測方法的快速發(fā)展，大量非編碼RNA被發(fā)現(xiàn)，其中70%的非編碼RNA被認為是長鏈非編碼RNA（LncRNAs），其表達水平較低，但是與眾多生理功能相關[1]。雖然LncRNAs不編碼蛋白質，但LncRNAs在許多疾病發(fā)生和進展的生物過程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。LncRNAHIF1A-AS1是一種自然反義RNA，位于人14號染色體低氧誘導因子-1α（HIF-1α）的反義鏈上，其成熟體長度為652 nt，它與其相應正義RNA的部分序列存在互補關系，可能通過多種機制發(fā)揮調(diào)控正義RNA的表達[2]。近年來，越來越多的研究提示HIF1A-AS1不僅參與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，而且與一些器官組織的纖維化相關，有望成為相關治療的新靶點。本研究現(xiàn)就LncRNA HIF1A-AS1的研究現(xiàn)狀與進展進行綜述。

1 LncRNAs的定義和生物學功能

隨著各項研究的深入，發(fā)現(xiàn)LncRNAs參與了細胞分化和生長，包括癌癥在內(nèi)的許多疾病的發(fā)病過程。根據(jù)LncRNAs與蛋白質編碼基因在基因組中的相對位置，可分為正義LncRNA、反義LncRNA、雙向LncRNA、內(nèi)含子LncRNA、基因間LncRNA及增強子LncRNA[3]。目前為止，已發(fā)現(xiàn)LncRNAs在表觀遺傳、轉錄及轉錄后水平調(diào)控基因表達方面發(fā)揮重要作用。首先，LncRNAs通過染色質修飾與重塑、組蛋白修飾及核小體定位改變在基因表達調(diào)控中起著至關重要的作用，在調(diào)節(jié)染色體重塑的機制中，SWI/SNF復合物是由多個亞基組成的染色體重組復合物，該復合物能驅動核小體定位的改變，LncRNAs可以與SWI/SNF復合物相互作用，改變?nèi)旧w結構，調(diào)節(jié)基因表達；此外，LncRNAs還通過影響S-腺苷同型半胱氨酸水解酶的DNA甲基化、生長停滯、DNA損傷誘導的α-DNA去甲基化DNA損傷誘導基因45A（GADD45A）以及組蛋白與去乙?；?（SIRT6）的乙?；瘉碚{(diào)節(jié)染色質的重塑。許多LncRNA通過與多硫抑制復合物2（PRC2）相互作用來調(diào)節(jié)組蛋白甲基化，從而改變?nèi)旧w的結構和功能[4]。

2 HIF1A-AS1的發(fā)現(xiàn)過程

ZHU等[5]在腎非乳頭狀細胞癌中發(fā)現(xiàn)缺氧誘導因子-1α-反義鏈1（HIF1A-AS1）較癌旁組織明顯升高，通過逆轉錄-多聚酶鏈反應（RT-PCR）發(fā)現(xiàn)其編碼與HIF-1α信使3'-非編碼區(qū)（3′ UTR）在正常和低氧環(huán)境中的腎癌細胞系腎細胞癌22（RCC22）中均處于高表達狀態(tài)，逐漸降低氧濃度也難以顯著提高其在RCC22中的表達，但是其在淋巴細胞系、肝癌細胞系及卵巢癌細胞系的表達存在差異。在正常成人組織中存在HIF1A-AS1表達，且胎兒表達更高，同時，在齲齒動物中也發(fā)現(xiàn)不同組織中（比目魚肌、心臟、大腦）HIF1A-AS1的不同表達，由于其在哺乳動物轉錄的保守性，提示HIF1A-AS1在不同生理和病理發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用[6]。但僅提示HIF1A-AS1在腎癌組織與部分胚胎組織的表達異常，對于其功能的研究尚不充分。

3 HIF1A-AS1與其正義RNAHIF-1α

HIF1A-AS1與其正義RNAHIF-1α之間可能也存在相關調(diào)控，在正常胎兒和成人組織中的HIF1A-AS1中發(fā)現(xiàn)一些低氧反應元件，可以誘導其低氧時表達升高，可能促進HIF-1α的降解；因此，HIF1A-AS1/HIF-1α在正常情況下可能是一個負反饋通路[7]。ACYA等[8]分別利用在氧應激（2% H2O2）及正常環(huán)境下單獨培養(yǎng)心臟內(nèi)皮細胞（ECs）、聯(lián)合培養(yǎng)ECs和心肌細胞（CMs）所產(chǎn)生的培養(yǎng)基質，觀察CMs在不同培養(yǎng)基質和不同氧應激環(huán)境下的生存率和相關因子變化，模擬心肌缺血再灌注損傷后CMs的相關保護機制。他們發(fā)現(xiàn)HIF-1α是氧應激下ECs對CMs的保護因子，而HIF1A-AS1卻呈現(xiàn)出相反效應，但是該效應可以被ECs和CMs共同培養(yǎng)的相互作用所抵消，因此，HIF1A-AS1可能是HIF-1α在氧應激下的一種調(diào)控方式，但是具體機制并未明確。GONG等[9]研究HIF-1α在牙周膜成纖維細胞（PDLCs）中對成骨分化的作用，發(fā)現(xiàn)HIF-1α、HIF1A-AS1及缺氧誘導因子-1α-反義鏈2（HIF1A-AS2）在低氧（2% O2）環(huán)境高表達，而通過小分子RNA干擾（siRNA）抑制HIF-1α可下調(diào)HIF1A-AS1和HIF1A-AS2在牙周膜細胞（PDLCs）的表達，但是只有抑制HIF1AAS2才能增加HIF-1α的表達，提示在PDLCs中HIF-1α可以正性調(diào)控HIF1A-AS1和HIF1A-AS2，只有HIF1AAS2對HIF-1α有負反饋調(diào)控。

4 HIF1A-AS1在各種疾病中的相關研究進展

4.1 HIF1A-AS1與腫瘤疾病近年來，隨著LncRNAs作為潛在的非侵入性腫瘤檢測生物標志物研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)LncRNAs對預測腫瘤患者復發(fā)具有一定的價值，相關研究表明HIF1A-AS1與多種腫瘤的臨床分期與預后相關[10]。高表達HIF1A-AS1的副神經(jīng)節(jié)瘤患者術后轉移率更高，其可能作為患者術后效果的預測指標。CAYER等[11]檢測非轉移乳腺癌患者的HIF-1α、HIF1A-AS1及sHIF-1α的表達，發(fā)現(xiàn)HIF1A-AS1作為預后指標比HIF-1α更好，HIF1A-AS1可能在轉錄后水平負性調(diào)控HIF-1αmRNA，但是sHIF-1α表達卻隨HIF1A-AS1的增加而升高。TANTAI等[12]發(fā)現(xiàn)32例非小細胞肺癌（NSCLC）患者中癌組織和血液的HIF1A-AS1和另一種長鏈非編碼核糖核酸X染色體失活特異性轉錄本基因（LncRNAXIST）都呈高表達，治療后兩者表達均顯著降低，HIF1A-AS1的ROC曲線下面積（AUC）為0.876，XIST為0.834，兩者結合為0.931，提示HIF1A-AS1為NSCLC有價值的預測指標。QING等[13]對比151名結直腸癌（CRC）患者和160名健康對照組，發(fā)現(xiàn)CRC患者血清中HIF1A-AS1表達明顯升高，其鑒別CRC的ROC曲線下AUC為0.96，其表達升高患者5年生存率僅為32.89%，而表達降低者為76.00%，通Kaplan-Meier和多因素Cox回歸分析均提示HIF1A-AS1是CRC患者有效的預后指標。

QIU等[14]學者發(fā)現(xiàn)40例卵巢癌（EOC）組織中HIF1A-AS1的mRNA較28例對照組表達增加，其中28例晚期EOC的表達較12例早期EOC更高；低氧環(huán)境（1% O2）培養(yǎng)EOC細胞系SKOV3和HO89，細胞中HIF1A-AS1表達增加，在培養(yǎng)2 h后最為明顯，然后逐漸降低；通過慢病毒抑制HIF1A-AS1表達，可以通過下調(diào)Bcl-2，上調(diào)Bax、含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶7（Caspase-7）和含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶9（Caspase-9）在低氧環(huán)境下促進細胞凋亡和抑制增殖，在小鼠SKOV3細胞移植瘤上也證實了HIF1A-AS1的促癌效應?？谇火つは吕w維化（OSF）是口腔癌前病變，WANG等[15]發(fā)現(xiàn)口腔癌患者的HIF1A-AS1mRNA表達較正常者增高，檳榔堿可以導致HIF1A-AS1在BMFs的表達升高，通過PLV-RNAi下調(diào)HIF1A-AS1表達，可以抑制由于檳榔堿誘導的BMFs的轉移能力增強，可能抑制其向fBMFs的轉化。提示HIF1A-AS1參與多種惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，與許多促腫瘤因子存在相關調(diào)控，是潛在的預后指標和治療靶點，有望成為潛在的診斷和評估預后的新的分子標志物，對臨床診斷和治療存在一定的實用價值，但是對于具體分子通路、功能學研究以及臨床應用研究尚有欠缺。

4.2 HIF1A-AS1與非腫瘤疾病在以往的研究中發(fā)現(xiàn)HIF1A-AS1參與肝纖維化、動脈瘤和粥樣硬化形成機制，以及與心肌缺血再灌注保護等方面有關。ZHAO等[16]發(fā)現(xiàn)在胸腹主動脈瘤（TAA）患者血清中HIF1AAS1表達較正常者增高6倍，通過siRNA抑制HIF1AAS1可以通過增加Bcl-2和抑制含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶3（Caspase-3）、含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶8（Caspase-8）的表達逆轉棕櫚酸誘導的血管平滑肌細胞（VSMCs）凋亡。而在顱內(nèi)血管瘤（ICA）中，發(fā)現(xiàn)ICA患者血液中HIF1A-AS1表達高于正常對照組，其診斷ICA的ROC曲線下AUC為0.880，可以通過上調(diào)轉化生長因子-β（TGF-β）抑制VSMCs增殖，從而參與ICA的發(fā)生。

肝星狀細胞（HSGs）在肝纖維化中起著關鍵作用，通過siRNA抑制HIF1A-AS1可以促進HSGs增殖和抑制其凋亡。此外，在與肝纖維化和慢性肝功能衰竭相關的Kupffer細胞（KCs）中，相關研究發(fā)現(xiàn)下調(diào)HIF1A-AS1可明顯抑制由腫瘤壞死因子-α（TNF-α）所致的KCs凋亡[17]。研究發(fā)現(xiàn)在65名粥樣硬化（AS）患者血漿中HIF1A-AS1表達高于68名健康者，與目前常見的AS外泌體標記物CD9、CD63及TSG101相關性高（r = 0.875，均P＜0.05），其診斷AS的ROC曲線下AUC為0.823，認為HIF1A-AS1是AS的潛在生物標記物[18]。XUE等[19]構建大鼠心肌缺血再灌注模式，發(fā)現(xiàn)HIF1A-AS1可以作為內(nèi)源競爭RNA（ceRNA）結合miRNA-204，因此抑制HIF1A-AS1可以通過促進miRNA-204和抑制SOCS2表達，減輕心肌缺血再灌注后心室重構，保護心肌功能。HIF1A-AS1參與器官組織纖維化的具體機制并未明確，多種促纖維化因子參與其中，深入研究HIF1A-AS1與纖維化疾病發(fā)生、發(fā)展的關系，有助于纖維化疾病的早期診斷、預后分析與靶向治療。

5 小結

利用測序技術研究LncRNAs在疾病診斷、治療及預后中的作用引起人們的高度重視。LncRNAs可能主要通過其異常表達導致疾病發(fā)生，并可能與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉移有關，從而增加癌癥相關疾病的死亡率。HIF1A-AS1不僅參與血管與臟器纖維化進程，還在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，但是相較其他非編碼RNA的研究而言卻顯薄弱，其功能和相關通路仍未明晰。隨著生物信息學分析、RNApulldown、RNAEMSA、RNARIP及CHIP等技術成熟，HIF1A-AS1與相關RNA、DNA及蛋白的相互作用機制愈加清晰，將有助于HIF1A-AS1在腫瘤與纖維化疾病的相關通路及功能調(diào)控研究，明確其在相關疾病中的具體作用，使其有望成為新的診斷、預后指標及治療靶點，為疾病的診斷、治療及預后評估提供新方向。