長(zhǎng)鏈非編碼RNA在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中的研究進(jìn)展

陳猛云（綜述） 樊曉明（審校）

（復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院消化科 上海201508）

2018年中國(guó)癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）發(fā)病率和死亡率在惡性腫瘤中分別位居第3位和第5位，中國(guó)已成為每年新發(fā)病例數(shù)和死亡病例數(shù)均位居前位的發(fā)展中國(guó)家［1］。CRC在50歲以下人群中的發(fā)病率和死亡率迅速上升，呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)。早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療是改善預(yù)后、減少死亡率、減輕疾病負(fù)擔(dān)的關(guān)鍵，然而多數(shù)患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已屬晚期。早期診斷和早期治療率偏低是限制我國(guó)CRC患者預(yù)后進(jìn)一步提高的瓶頸，因此探索新的生物標(biāo)志物對(duì)CRC的早期診斷和治療有重要意義。多因素、多基因變異參與CRC發(fā)病過程，長(zhǎng)鏈非編 碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）在CRC中的生物學(xué)作用已引起廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)外研究表明，LncRNA參與腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)過程［2］，預(yù)測(cè)其可應(yīng)用于CRC的診斷、治療和耐藥等方面。本文就抑癌基因LncRNA-p21、致癌基因LncRNA結(jié)直腸癌差異表達(dá)基因（LncRNA colorectal neoplasia differentially expressed，LncRNACRNDE）、LncRNA牛 磺 酸 上 調(diào) 基 因1（LncRNA taurine up-regulating gene 1，LncRNA-TUG1）、胃腺癌相關(guān)LncRNA（gastric adenocarcinoma related LncRNA，LncRNA-GAPLIC）等4種LncRNA在CRC中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

LncRNA人類基因組DNA核苷酸序列中約93%能被轉(zhuǎn)錄為RNA，被轉(zhuǎn)錄的RNA中僅有約2%的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物被翻譯為蛋白質(zhì)，其余RNA絕大部分缺少AUG（起始密碼子）［3-4］，被稱為非編碼RNA，包括微RNA（microRNA，miRNA）、小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）和LncRNA等［5］。LncRNA于2002年在小鼠體內(nèi)被鑒定，是一類大于200個(gè)核苷酸的非編碼RNA轉(zhuǎn)錄本［6］。Rinn等［7］研究發(fā)現(xiàn)其具有重要的生物學(xué)功能，但不具有編碼蛋白質(zhì)的功能。多數(shù)LncRNA定位于細(xì)胞核內(nèi)，主要在分子水平發(fā)揮調(diào)控作用，具有調(diào)節(jié)多種生物學(xué)過程的潛能，如參與CRC的增殖、侵襲、凋亡、轉(zhuǎn)移，甚至有望作為CRC預(yù)后、診斷、療效預(yù)測(cè)的生物標(biāo)志物［8-9］。目前研究LncRNA的主要方法有Northern雜交（Northern blot）、熒光原位雜交（fluorescencein situhybridization，F(xiàn)ISH）、微陣列芯片（microarray）和高通量測(cè)序技術(shù)（next-generation sequencing）、定量RT-PCR等［10-13］。其中FISH是經(jīng)典的手段，也是檢測(cè)LncRNA的金標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)驗(yàn)過程較繁瑣，檢測(cè)通量低。FISH使用熒光素標(biāo)記探針，通過探針與靶RNA序列互補(bǔ)的方法檢測(cè)目標(biāo)RNA。高通量微陣列芯片是篩選疾病有關(guān)LncRNA的有效工具，該方法是將大量標(biāo)記有特殊熒光染料的LncRNA檢測(cè)探針聚集在一張芯片上，再通過樣本中的RNA與芯片探針進(jìn)行雜交，掃描芯片的熒光強(qiáng)度，經(jīng)由專業(yè)軟件處理得到此疾病LncRNA的表達(dá)譜信息。定量RT-PCR是將所提取的RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，所獲得的cDNA作為模板，設(shè)計(jì)引物進(jìn)行擴(kuò)增，是一種檢測(cè)基因表達(dá)的常用方法。高通量LncRNA表達(dá)譜芯片技術(shù)篩選出疾病相關(guān)的候選LncRNA，再采用定量RT-PCR對(duì)候選LncRNA進(jìn)行驗(yàn)證。自LncRNA被發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家一直致力于尋找有臨床實(shí)用價(jià)值的LncRNA。

抑癌基因LncRNA-p21作為CRC細(xì)胞的抑癌基因，LncRNA-p21位于編碼關(guān)鍵細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白CDKNIA（p21）的基因上游15 kb，LncRNA-p21基因同時(shí)是p53的下游靶點(diǎn)，又稱為p53直接轉(zhuǎn)錄靶，轉(zhuǎn)錄長(zhǎng)度為3 kb，含有2個(gè)外顯子［14］。

信號(hào)通路方面的研究表明，LncRNA-p21通過調(diào)控mRNA翻譯和抑制p53和Wnt/β-catenin信號(hào)通路影響人類疾病的發(fā)生，其在癌癥（如肝癌、胃癌、前列腺癌）中均有異常表達(dá)，同時(shí)在CRC中發(fā)現(xiàn)其異常表達(dá)促進(jìn)了腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA-p21過表達(dá)可以抑制直結(jié)腸癌細(xì)胞遷移、侵襲［15］，提示該基因可能作為腫瘤有效抑制因子，有望成為治療靶點(diǎn)。在治療方面，Shen等［14］研究發(fā)現(xiàn)LncRNA-p21增強(qiáng)了實(shí)體腫瘤如肝癌和腦膠質(zhì)瘤的放療敏感性，為放療提供了有價(jià)值的治療靶點(diǎn)。Zhai等［16］研究發(fā)現(xiàn)LncRNA-p21過表達(dá)抑制化療的有效靶點(diǎn)通路（β-catenin信號(hào)通路），從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)CRC放療的敏感性，為CRC放療提供了一個(gè)潛在的治療靶點(diǎn)；另一方面，LncRNA-p21表達(dá)水平與CRC分期、腫瘤組織浸潤(rùn)、血管侵犯有關(guān)，提示LncRNA-p21在CRC中具有潛在的抗腫瘤作用［16］。治療方面還有研究表明LncRNA-p21參與了中藥制劑銀杏葉提取物（EGB761）對(duì)CRC抗調(diào)節(jié)控制機(jī)制。以上研究表明LncRNA-p21是潛在的生物標(biāo)志物和重要的治療靶點(diǎn)。

致癌基因LncRNA-CRNDE LncRNA-CRNDE

全稱CRC差異表達(dá)基因的轉(zhuǎn)錄本，是長(zhǎng)度超過200 bp的LncRNA，位于人類基因組16號(hào)染色體上，是CRC中高表達(dá)的基因，它與IrQuooS同源盒5（Irx5）共享一個(gè)雙向啟動(dòng)子［17］。LncRNA在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后的過程中起關(guān)鍵性的作用。LncRNA-CRNDE的表達(dá)有組織特異性，在成人大腸黏膜、肝臟和白細(xì)胞中幾乎不表達(dá)，而在睪丸、乳腺和皮膚中高表達(dá)。LncRNA-CRNDE在大腸癌中表達(dá)顯著上調(diào)。基因異常表達(dá)的細(xì)胞或組織中往往伴隨LncRNACRNDE表達(dá)增加，提示其可能是腫瘤發(fā)生的重要參與者。

LncRNA-CRNDE基因在結(jié)腸腺瘤和結(jié)腸癌中表達(dá)上調(diào)，而其在正常結(jié)腸上皮中幾乎不表達(dá)。信號(hào)通路和生物學(xué)功能方面的研究證實(shí)，LncRNACRNDE通過CRC細(xì)胞中的胰島素/IGF信號(hào)促進(jìn)代謝。另有研究發(fā)現(xiàn)LncRNA-CRNDE通過表觀沉默DUSP5/CDKN1A促進(jìn)CRC細(xì)胞增殖；其在CRC組織中表達(dá)上調(diào)，與腫瘤大小、晚期TNM分期、淋 巴 結(jié) 轉(zhuǎn) 移 呈 正 相 關(guān)。Peng等［7］研 究 表 明LncRNA-CRNDE可通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路調(diào)節(jié)CRC的表達(dá)，并影響化療藥物的耐藥性，進(jìn)一步提示LncRNA-CRNDE可作為惡性腫瘤的預(yù)后標(biāo)志物。上述研究表明LncRNA-CRNDE在CRC中高表達(dá)，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖與淋巴轉(zhuǎn)移，并且與TNM分期有關(guān)，可能是CRC患者生存期的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。

致癌基因LncRNA-TUG1 LncRNA-TUG1也稱為L(zhǎng)NC000080和NCRNA000080，全長(zhǎng)7.1 kb，位于人22號(hào)常染色體長(zhǎng)臂1區(qū)2號(hào)帶2亞帶（22q12.2），最初被為是由牛磺酸上調(diào)的轉(zhuǎn)錄物，在人類癌細(xì)胞系和腫瘤中均有表達(dá)［18］。LncRNATUG1是致癌基因，其在不同類型的癌癥中均有異常上調(diào)，包括食管鱗狀細(xì)胞癌、B細(xì)胞惡性腫瘤、肝細(xì)胞癌、膀胱癌等，可通過敲除LncRNA-TUG1證明其抑制細(xì)胞增殖、侵襲或集落形成。

研究發(fā)現(xiàn)腸癌組織中LncRNA-TUG1高表達(dá)與疾病快速進(jìn)展顯著相關(guān)，且目的基因通過調(diào)節(jié)miR-197-3p在CRC的ceRNA介 導(dǎo)5-氟 尿 嘧 啶 抗 性［19］。Zhai等［20］研 究 發(fā) 現(xiàn)LncRNA-TUG1可作 為CRC潛在的癌基因。過表達(dá)LncRNA-TUG1可能促進(jìn)CRC癌細(xì)胞的增殖和遷移。研究者發(fā)現(xiàn)在致病機(jī)制方面，CRC組織和細(xì)胞中LncRNA-TUG1上調(diào)，并通過影響上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換（epithelial-mesenchymal transition，EMT）促進(jìn)其轉(zhuǎn)移，因此CRC預(yù)后差［21］，而EMT是癌組織侵襲轉(zhuǎn)移的主要機(jī)制。研究者通過生物信息學(xué)軟件DIANA預(yù)測(cè)了LncRNA-TUG1和miR-600之間可能存在的結(jié)合位點(diǎn)，隨后研究發(fā)現(xiàn)LncRNA-TUG1通過miR600促進(jìn)KIAA1199表達(dá)、促進(jìn)CRC細(xì)胞轉(zhuǎn)移和EMT［26］，但詳細(xì)的致病機(jī)制尚未明確。上述研究表明LncRNA-TUG1異常表達(dá)在CRC轉(zhuǎn)移中起重要作用，在臨床實(shí)踐中可能具有重要價(jià)值，LncRNA-TUG1可能作為CRC的生物標(biāo)志物、治療靶點(diǎn)和預(yù)后因子。

致癌基因LncRNA-GAPLINCLncRNAGAPLINC長(zhǎng)度為924 bp，在胃癌、肝癌等多種腫瘤中均有表達(dá)。Hu等［22］研究發(fā)現(xiàn)胃癌細(xì)胞中的LncRNA-GAPLINC高表達(dá)，參與腫瘤增殖、遷移及血管生成等生物學(xué)過程，其機(jī)制可能是LncRNAGAPLINC通過競(jìng)爭(zhēng)miR211-3p，從而在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)CD44表達(dá)，LncRNA-GAPLINC可能成為 該 疾 病的潛在生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。該機(jī)制在CRC中也有報(bào)道：LncRNA-GAPLINC通過競(jìng)爭(zhēng)miR211-3p，在CRC中調(diào)節(jié)CD44依賴的細(xì)胞生長(zhǎng)。LncRNAGAPLINCP在其他腫瘤中可能也發(fā)揮致病作用［23］。

LncRNA-GAPLINC在CRC進(jìn)展中具有多種功能。通過人類癌細(xì)胞LncRNA PCR芯片檢測(cè)CRC標(biāo)本中差異表達(dá)的LncRNA-GAPLINC，采用實(shí)時(shí)熒光PCR、Western blot等方法研究人CRC細(xì)胞株（HCT116）的遷移和侵襲相關(guān)基因的分子機(jī)制，結(jié)果表明LncRNA-GAPLINC通過調(diào)節(jié)miR-34a/c-Met信 號(hào)通路促進(jìn)CRC細(xì)胞遷 移和侵襲［24］。GAPLCN還能促進(jìn)CRC細(xì)胞的增殖。通過LncRNA陣列和生物信息學(xué)分析證明，CRC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組的LncRNA-GAPLINC表達(dá)高于正常淋巴結(jié)組，且LncRNA-GAPLINC與腫瘤大小及TNM分期有關(guān)［25］。關(guān)于LncRNA在CRC轉(zhuǎn)移中的作用，研究者采用多種研究方法對(duì)CRC細(xì)胞系HCT116、HT29、SW480、DLD-1和SW620D等具有代表性的細(xì)胞株進(jìn)行研究，結(jié)果表明LncRNA-GAPLINC與PSF/NONO結(jié)合，通過刺激SNAI2的表達(dá)，從而促進(jìn)CRC侵襲。因此LncRNA-GAPLINC可作為CRC診斷和治療的靶點(diǎn)。

結(jié)語關(guān)于LncRNA與CRC的研究報(bào)道日益增加，LncRNA異常表達(dá)參與CRC細(xì)胞的表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等生物學(xué)過程，與CRC細(xì)胞的異常增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。隨著LncRNA在CRC發(fā)病機(jī)制中的研究逐步深入，其有望作為腫瘤的診斷及預(yù)后的標(biāo)志物。

作者貢獻(xiàn)聲明陳猛云文獻(xiàn)收集，論文構(gòu)思、撰寫和修訂。樊曉明論文指導(dǎo)和修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。