長鏈非編碼RNA在腎癌進展中的作用及臨床應用前景

徐新帝，李夢瑋，金欣榮，胡可馨，徐寒梅

（中國藥科大學生命科學與技術學院，江蘇 南京210009）

腎癌（renal cell carcinoma，RCC）起源于腎小管上皮細胞[1]，是最常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率在男性惡性腫瘤中排名第7，在女性惡性腫瘤中排名第10[2]，并在過去幾年中不斷上升[3]。雖然腎癌可以通過手術完全切除，但復發(fā)率較高，預后較差[4]，約1/3的患者存在癌癥轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，并且轉(zhuǎn)移性腎癌對化療具有高度耐藥性[5]。因此，尋找腎癌新型生物標志物和治療靶標對提高患者的生存率尤為重要。長鏈非編碼RNA（long noncoding RNAs，lncRNAs）是長度大于200個核苷酸的轉(zhuǎn)錄本[6]，幾乎沒有編碼蛋白質(zhì)的能力，廣泛參與基因轉(zhuǎn)錄水平、蛋白質(zhì)水平和表觀遺傳水平調(diào)控[7]。近年研究發(fā)現(xiàn)lncRNAs在從正常發(fā)育到疾病發(fā)生的多種細胞過程中發(fā)揮關鍵作用[8]。其中，越來越多的證據(jù)表明lncRNAs與腎癌的發(fā)生發(fā)展及相關預后具有很大相關性。因此本文綜述lncRNAs與腎癌發(fā)生發(fā)展的關系及臨床應用前景，以期為腎癌的診斷及治療提供新方向。

1 長鏈非編碼RNA概述

LncRNAs是由RNA聚合酶Ⅱ合成的通常含有帽子結構和多聚腺苷尾結構且長度大于200 個核苷酸的RNA分子[9]。LncRNAs廣泛分布在細胞核與細胞質(zhì)內(nèi)，以細胞核表達居多，表達具有組織特異性。LncRNAs主要類別包括天然反義轉(zhuǎn)錄本（natural antisense transcripts，NAT）、與啟動子相關的非編碼RNA（promoter-associated ncRNA，pncRNA），以及假基因和長基因間非編碼RNA（large intergenic noncoding RNAs，lincRNA），它們具有調(diào)控轉(zhuǎn)錄、剪接、維持mRNA穩(wěn)定性和翻譯等多種功能[10]。

1.1 長鏈非編碼RNA與微肽

LncRNAs通常被認為是不編碼蛋白的RNA分子，然而近年來隨著質(zhì)譜、測序、生物信息學等技術的飛速發(fā)展，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)部分lncRNAs可以編碼小于100個氨基酸的微肽[11]，這些微肽廣泛參與到多個生命發(fā)育進程以及某些疾病的發(fā)生發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)lncRNA RP11-469H8.6編碼的微肽MIAC在體內(nèi)外可以抑制頭頸鱗癌的發(fā)生發(fā)展[12]。此外lncRNA分子LINC00998翻譯產(chǎn)生的微肽SMIM30促進了肝癌的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移[13]。目前對lncRNAs的研究已經(jīng)超越了RNA層面，需要更進一步探究其是否能夠編碼微肽，并發(fā)揮調(diào)控正常生理功能或病理過程的作用。

1.2 長鏈非編碼RNA與疾病

目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種在癌癥中異常表達的lncRNAs[14]，其可以作為原癌基因或抑癌基因通過直接或間接調(diào)控腫瘤相關信號通路從而影響腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和血管生成[15]。例如lncRNA GHET1在肺癌樣本中的表達顯著高于癌旁組織，且高表達患者預后較差，因此GHET1可能是非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的生物標志物和分子靶點，為NSCLC提供了一個潛在的治療靶點[16]。LncRNA TUBA4B在被鑒定為NSCLC的關鍵調(diào)節(jié)因子的同時，也被證明在卵巢癌中顯著低表達，且與細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）及蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也稱Akt）信號通路的激活相關[17]。LncRNA SNHG6作為胃癌細胞的致癌基因，通過在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控miR-101-3p/ZEB1軸，并通過在p27啟動子上招募組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶EZH2從轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控表達[18]。由此可以看出在多種癌癥中異常表達的lncRNAs不僅具有基因組的復雜性，且有作為癌癥治療靶標及生物標志物的潛力。

2 長鏈非編碼RNA與腎癌發(fā)生發(fā)展

2.1 長鏈非編碼RNA參與的促癌通路

研究已證實PTEN /磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路在腫瘤中起重要作用[19]，lncRNAs可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路促進腎癌細胞的增殖、遷移并抑制凋亡。Liu等[20]對腎癌細胞系A498和786-O 進行了研究，發(fā)現(xiàn)P73反義lncRNA TP73-AS1在多種癌癥中表達異常，且TP73-AS1過表達促進細胞的增殖和侵襲并抑制細胞凋亡，而敲低該基因后產(chǎn)生相反的結果。同時，該研究發(fā)現(xiàn)TP73-AS1是通過與腎癌細胞中的EZH2結合，沉默下游靶基因KISS1的轉(zhuǎn)錄，抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路，從而促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。LncRNA-URRCC作為腎癌進展中的腫瘤誘導劑，在腎癌細胞中高表達，且與腎癌患者的腫瘤分期、浸潤呈正相關，與臨床預后呈負相關。URRCC可通過介導表皮生長因子樣結構域蛋白7（epidermal growth factor-like domain-containing protein 7，EGFL7）啟動子組蛋白H3乙酰化來提高EGFL7的表達，從而激活Akt通路，抑制磷酸化Akt下游的FOXO3基因促進腎癌的發(fā)生發(fā)展[21]。HOXA末端轉(zhuǎn)錄本（HOXA transcript at the distal tip，HOTTIP）在腎癌組織和細胞中高表達，其通過調(diào)節(jié)PI3K/Akt/Atg13信號通路促進腎癌細胞增殖、遷移、侵襲并減少自噬，且與腫瘤淋巴結轉(zhuǎn)移（tumor node metastasis，TNM）分期、組織學分級、淋巴結轉(zhuǎn)移及患者預后相關[22]。因此，可通過干擾PTNE/PI3K/Akt/mTOR通路中異常表達的lncRNA，抑制該通路的激活，從而抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

Wnt信號通路是由一系列癌基因和抑癌基因蛋白組成的高度保守的信號通路，其參與細胞增殖和再生，在胚胎發(fā)育和上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）過程中發(fā)揮重要作用。其中，最經(jīng)典的通路是Wnt/β連環(huán)蛋白（β-catenin）信號通路[23]，lncRNAs亦可通過此通路調(diào)控腎癌的發(fā)生發(fā)展。編碼于染色體9p21區(qū)域INK4位點的反義非編碼RNA（antisense noncoding RNA at the INK4 locus，ANRIL），在腎癌組織和細胞中呈高水平表達，ANRIL過表達可顯著促進細胞的遷移、增殖、侵襲以及EMT。實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應（real-time fluorescent quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction，qRT-PCR）技術和Western blot檢測技術證實ANRIL通過增強EMT促進腎癌細胞的遷移和侵襲。進一步對ANRIL的作用機制進行研究，發(fā)現(xiàn)過表達ANRIL使促凋亡因子Bax增多的同時抗凋亡因子Bcl-2減少，導致細胞凋亡比例減少。此外，ANRIL的高表達能增加細胞增殖相關蛋白Ki-67的表達[24]。Hu等[25]通過研究肌蛋白反義lncRNA MSC-AS1調(diào)控腎癌細胞生長和遷移的作用機制，發(fā)現(xiàn)MSC-AS1通過miR-3924刺激Wnt/β-Catenin通路，促進癌細胞的生長和遷移，在干擾該基因后細胞增殖能力降低，細胞周期停滯在G0/G1期，細胞凋亡率提高。因此Wnt/β-Catenin信號通路與腎癌的關系為臨床診斷和治療提供了新思路。

研究證實缺氧誘導因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）/受體酪氨酸激酶 AXL（receptor tyrosine kinase AXL）信號通路參與腎癌發(fā)生發(fā)展過程。Hong等[26]發(fā)現(xiàn)人類HOX反義基因間RNA（HOXtranscript antisense intergenic RNA，HOTAIR）在腎細胞癌組織樣本中的表達明顯高于相應的非腫瘤組織，其表達升高與TNM分期呈正相關。HOTAIR在腎癌作用機制的研究中發(fā)現(xiàn)miR-217在腎細胞癌組織中的表達與HOTAIR水平呈負相關，HOTAIR可以靶向miR-217，通過抑制該靶基因的作用來激活HIF-1α/AXL信號通路，促進腎癌細胞增殖、遷移和EMT；敲低HOTAIR可抑制細胞增殖和遷移并加速細胞凋亡，下調(diào)HIF-1α和體內(nèi)AXL的表達，因此HOTAIR很有可能通過miR-217/HIF-1α/AXL信號傳導途徑加速了腎癌的進程。

促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路在多種惡性腫瘤，包括腎細胞癌的發(fā)生、轉(zhuǎn)移和血管生成中被激活[27]。LncRNA MRCCAT1在轉(zhuǎn)移性腎癌組織中顯著上調(diào)，且與腎癌患者的生存期有關。MRCCAT1的過表達能促進腎癌細胞的增殖、遷移和侵襲，MRCCAT1的敲低抑制腎癌細胞的體外增殖、遷移和侵襲，以及腎癌的體內(nèi)轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)MRCCAT1與EZH2結合抑制利鈉肽受體3（natriuretic peptide receptor 3，NPR3）的表達，促進p38-MAPK信號通路的激活和癌癥的轉(zhuǎn)移[28]。MRCCAT1在腎癌細胞中所起的促進作用可為腎癌提供潛在治療新靶點。

LncRNAs可調(diào)節(jié)抑制性miRNA參與癌癥進展。LncRNA RP11-436H11.5在腎癌組織中的表達水平顯著高于癌旁組織，且高表達RP11-436H11.5的患者與低表達的患者相比預后較差，敲低RP11-436H11.5可抑制腎癌細胞的增殖和侵襲。RP11-436H11.5通過影響miR-335-5p上調(diào)BCL-W表達，促進腎癌細胞增殖與侵襲，且降低RP11-436H11.5的水平可減少BCL-W表達，抑制腎癌細胞生長[29]。DUXAP8的表達在腎癌組織中上調(diào)，其高表達可促進腎癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移，降低DUXAP8水平可使miR-126的抑制作用增強，抑制腎癌細胞的生長[30]。DLX6-AS1在腎癌腫瘤組織中高表達與腎癌的發(fā)展呈正相關，其通過miR-26a/PTEN軸促進腎癌的進展，DLX6-AS1敲低可增加miR-26a的表達，同時減少腎癌細胞和腫瘤的生長[31]。LncRNAs在相關疾病的病理過程中，可與miRNA形成 lncRNA-miRNA軸，因此干擾相關lncRNA-miRNA信號通路有望成為癌癥治療的新方向。

2.2 長鏈非編碼RNA參與的抑癌通路

LncRNAs亦可通過Wnt/β-Catenin信號通路發(fā)揮抑癌作用。研究發(fā)現(xiàn)LncRNA OTUD6B-AS1在腎癌組織中的表達顯著低于癌旁組織，OTUD6BAS1的下調(diào)與較差的臨床特征和總生存率低相關。研究發(fā)現(xiàn)OTUD6B-AS1過表達抑制腎癌細胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，促進細胞凋亡，其機制是抑制Wnt/β-Catenin通路的激活，減少EMT相關蛋白的表達，從而起到抑癌作用[32]。與正常的腎細胞系相比，ENST00000434223水平在腎癌細胞系786-O和ACHN中明顯下調(diào)，且在腎癌組織中的水平顯著低于相應癌旁組織，低表達ENST00000434223與腎癌患者的不良預后相關，實驗結果表明在敲低ENST00000434223后，Wnt2b、β-Catenin和N-cadherin的蛋白表達顯著升高，鈣黏連蛋白E-cadherin顯著降低；當ENST00000434223過表達時則產(chǎn)生相反的情況，表明 ENST00000434223對Wnt/β-Catenin信號通路的激活有一定影響[33]。

LncRNA ADAMTS9-AS2是蛋白質(zhì)編碼基因ADAMTS9的反義轉(zhuǎn)錄本，該基因位于3p14.1號染色體上，是一個已知的遺傳性腎癌中缺失的區(qū)域，而ADAMTS9-AS2在腎癌的發(fā)展過程中異常下調(diào)，在抗腫瘤過程中扮演抑制因子，體外功能顯示ADAMTS9-AS2的作用機制是靶向miR-27a-3p并抑制其表達，通過miR-27a-3p/叉頭盒蛋白O1（forkhead box transcription factor O1，F(xiàn)OXO1）軸抑制細胞增殖[34]。LET是位于15q24.1染色體的lncRNA，該基因在腎癌的發(fā)展過程中異常下調(diào)，LET的過表達誘導腎癌細胞凋亡，使腎癌細胞在G1期大量積累，其機制是通過抑制靶基因miR-373-3p，使下游基因抑癌蛋白Dickkop1抗原（Dickkopf-1，DKK1）和組織金屬蛋白酶抑制因子2（tissue inhibitors of metalloproteinase 2，TIMP2）表達水平升高進而抑制腫瘤細胞增殖[35]。X-失活的特異性轉(zhuǎn)錄本（X-inactive specific transcript，XIST） 通 過 miR-106b-5p/P21軸抑制癌癥進展，XIST在腎癌組織和細胞系中表達下調(diào)，Sun等[36]通過上調(diào)XIST發(fā)現(xiàn)腎癌細胞的增殖被明顯抑制，使細胞停滯在G0/G1期，并且XIST可與 miR-106b-5p作用，調(diào)控細胞周期負調(diào)控因子P21的表達，抑制腎癌細胞的增殖。在肝癌干細胞中下調(diào)的lncRNA DILC，在腎癌組織中的表達下調(diào)并與腫瘤體積增大、腫瘤分級、淋巴結轉(zhuǎn)移相關。研究表明lncRNA DILC直接與PTEN蛋白相互作用，抑制其泛素化和降解，進而抑制腎癌細胞的增殖、遷移和侵襲[37]。

LncRNAs既能作為促癌基因或抑癌基因參與腎癌的發(fā)生發(fā)展，也可通過抑制微小RNA，調(diào)控下游信號通路及相關蛋白的表達，影響EMT、細胞周期、細胞凋亡等過程而調(diào)節(jié)腫瘤進展。因此發(fā)現(xiàn)在腎癌中差異表達的lncRNAs及所參與的信號通路，更加深入探究lncRNAs在腎癌中的功能與機制，會為腎癌的治療打下更堅實的基礎。

3 長鏈非編碼RNA在腎癌中的臨床應用前景

3.1 長鏈非編碼RNA作為腎癌生物標志物

在腎癌中各類異常表達lncRNAs，有作為良好的診斷和預后生物標志物的潛能。例如，lncRNA GIHCG在腎癌組織中表達上調(diào)，GIHCG表達增加與TNM分期、Fuhrman分級及預后不良呈正相關，腎癌患者血清GIHCG水平也明顯升高，并與晚期TNM分期相關，表明GIHCG有作為腎癌診斷和預后的新型生物標志物的潛力[38]。Ding等[39]發(fā)現(xiàn)，與正常腎組織和正常近端腎小管上皮細胞系相比，lncRNA CRNDE在腎癌組織和細胞系中表達上調(diào)，并且高表達的CRNDE與臨床分期、腫瘤大小、淋巴結轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移有關，且CRNDE水平與腎癌患者的總生存期呈負相關，因此CRNDE在腎癌中具有重要的臨床意義，可以作為腎癌患者的獨立預后指標。另外，lncRNA-OTUD6B-AS1在腎癌組織標本中表達下調(diào)，且OTUD6B-AS1低表達患者的總生存期短于高表達患者。因此，OTUD6B-AS1也很有可能作為腎癌的生物標志物之一[32]。

LncRNAs既可以作為原癌基因促進腎癌的發(fā)生發(fā)展，亦可發(fā)揮抑癌作用。這些發(fā)現(xiàn)為腎癌的靶向治療提供了實驗依據(jù)和參考，為腎癌生物標志物的發(fā)現(xiàn)及治療開辟新的途徑。

3.2 長鏈非編碼RNA輔助化療

已有研究發(fā)現(xiàn)在索拉非尼抗性的腎癌細胞中，lncRNA-GAS5表達下調(diào)。過表達GAS5可競爭性抑制miR-21的表達，增加轉(zhuǎn)錄因子SOX5的表達，從而恢復索拉非尼對腎癌細胞的敏感性[40]。最近，Xu等[41]發(fā)現(xiàn)lncRNA-SRLR在索拉非尼耐藥的腎癌患者中呈高表達，并且在預處理的腎癌腫瘤樣本中，SRLR的高表達預示著患者對索拉非尼不敏感，而SRLR的低表達水平預示著對腎癌預后顯著改善，因此SRLR可能作為腎癌患者對索拉非尼反應的獨立預測因子。此外Zhang等[42]也發(fā)現(xiàn)敲低lncRNA-NEAT1可以增強腎癌細胞對索拉非尼的敏感性。Chen等[43]發(fā)現(xiàn)lncRNA-TCL6在腎細胞癌組織和細胞中低表達，過表達TCL6能顯著增加紫杉醇誘導的細胞凋亡；抑制TCL6的表達則腎癌細胞凋亡明顯減少，其機制是TCL6通過海綿miR-221使腎癌細胞對紫杉醇敏感，表明紫杉醇聯(lián)合TCL6可能是治療腎癌的一種潛在更有效的化學療法。

可以預見，在現(xiàn)有研究的基礎上，lncRNAs輔助化療為今后改善腎癌治療藥物的耐藥性打下了堅實的基礎，有望在臨床中成為逆轉(zhuǎn)藥物耐藥的靶點。

4 結語

綜上所述，異常表達的lncRNAs在腎癌的發(fā)生發(fā)展及耐藥性產(chǎn)生等生命過程中發(fā)揮重要作用，這些差異表達的lncRNAs很可能成為腎癌的生物標志物和治療靶點。當前l(fā)ncRNAs是腫瘤機制研究的重點，其可在多層面調(diào)控癌癥的病理發(fā)展。但是，目前l(fā)ncRNAs在腎癌中的研究尚處于起始階段，有許多機制研究與生物學功能有待繼續(xù)探索，需經(jīng)漫長的過程方能應用到臨床實踐中。相信隨著研究的不斷深入，靶向lncRNAs治療會在腎癌的診斷、靶向治療及藥物研發(fā)中發(fā)揮重要作用。