與胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的lncRNA研究

季凱月，張?zhí)祆鳎瑥垑?mèng)圓，王心宇，張文清，李曉宇

青島大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，山東 青島 266000

胃癌是我國(guó)最常見的惡性腫瘤之一，是全球第三大癌癥相關(guān)死亡原因[1]。盡管世界范圍內(nèi)胃癌的發(fā)病率正在下降，但我國(guó)胃癌的發(fā)病率仍較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年死于胃癌的人數(shù)接近世界胃癌死亡人數(shù)的一半[2]。盡管近年來我國(guó)的內(nèi)鏡醫(yī)師致力于內(nèi)鏡下早期消化道腫瘤篩查，并初有成效，但由于內(nèi)鏡檢查費(fèi)用高、被檢查者痛苦大、我國(guó)人口基數(shù)大以及幽門螺桿菌感染率高等原因，內(nèi)鏡篩查尚未普及，我國(guó)早期胃癌檢出率明顯低于日韓等國(guó)家。目前內(nèi)鏡和活檢是診斷胃癌的主要方法，根治性手術(shù)切除和放化療是治療胃癌的主要方法[3-4]。胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移對(duì)胃癌的治療及預(yù)后判斷至關(guān)重要，但目前缺乏對(duì)胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移的生物學(xué)指標(biāo)。越來越多的證據(jù)表明，長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)作為癌基因或抑癌基因調(diào)控基因表達(dá)，影響細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和凋亡等生命過程，參與人類疾病特別是腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[5]。本文通過梳理近年來與胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)的lncRNA研究進(jìn)展，以期為判斷胃癌的預(yù)后、診斷及治療提供相應(yīng)的靶點(diǎn)及標(biāo)志物。

1 lncRNA概述

lncRNA是指長(zhǎng)度超過200個(gè)核苷酸的功能性RNA，這些轉(zhuǎn)錄本無或只有較低的編碼潛能，它們最初被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄噪音，所受關(guān)注有限[6]。然而隨著研究不斷深入發(fā)現(xiàn)，lncRNA參與了許多不同的過程，如順式和反式基因表達(dá)調(diào)控、染色質(zhì)修飾復(fù)合物的引導(dǎo)、X染色體失活和基因組印記、核分隔、核細(xì)胞質(zhì)運(yùn)輸、RNA剪接和翻譯控制[7]。lncRNA可分為正義lncRNA(sense lncRNA)、反義lncRNA(antisense lncRNA)、雙向lncRNA(bidirectional lncRNA)、基因內(nèi)lncRNA(intronic lncRNA)、基因間lncRNA(intergenic lncRNA)等5種類型[8]。lncRNA被發(fā)現(xiàn)在多種人類疾病和疾病中存在異常，包括各種類型的癌癥[7]。lncRNA的異常可通過破壞細(xì)胞的凋亡機(jī)制，促使細(xì)胞增殖，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，如lincRNA-p21以p53依賴的方式誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[9]。此外，lncRNA的異常也可促進(jìn)細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移從而參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，對(duì)于判斷預(yù)后具有重要意義。lncRNA在腫瘤發(fā)生的早期已有改變，而此時(shí)的腫瘤體積小，難以被人察覺，如果在此時(shí)或更早檢測(cè)到lncRNA的改變，找到lncRNA的作用機(jī)制，進(jìn)而對(duì)腫瘤的臨床治療提供新的靶點(diǎn)，對(duì)腫瘤的診斷及治療有重要意義。已有研究發(fā)現(xiàn)，某些lncRNA與蛋白相互作用，因此有學(xué)者指出，如能充分研究揭露lncRNA與蛋白質(zhì)表達(dá)之間的調(diào)控機(jī)制，將有可能為治療腫瘤等疾病提供新思路。

2 促進(jìn)胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移的lncRNA

2.1 lncRNA-H19lncRNA-H19是長(zhǎng)度為3 000 bp的非編碼RNA，位于11p15.5號(hào)染色體上，在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)。lncRNA-H19是最早發(fā)現(xiàn)的在胚胎中高表達(dá)而在出生后卻在大多數(shù)組織中幾乎檢測(cè)不到的lncRNA之一，作為癌基因參與多種腫瘤如胃癌、乳腺癌、膀胱癌、結(jié)直腸癌、頭頸部鱗癌和食管癌發(fā)生、發(fā)展的病理過程[10]。lncRNA-H19在胃癌組織和細(xì)胞系中均顯著上調(diào)，其表達(dá)越高提示侵襲性越強(qiáng)、預(yù)后越差。與非腫瘤組織相比，原發(fā)性胃癌中l(wèi)ncRNA-H19是升高最明顯的lncRNA之一，約增加8.91倍。H19的過表達(dá)可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，而H19的沉默則可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[11]。研究表明，H19在幽門螺桿菌感染的胃癌組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，幽門螺桿菌感染可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的存活、遷移、侵襲和炎癥反應(yīng)，而H19通過激活NF-κB信號(hào)通路促進(jìn)幽門螺桿菌感染的胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲[12]。此外研究表明，H19的下調(diào)在體外抑制了胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，在體內(nèi)抑制了腫瘤的生長(zhǎng)。H19上調(diào)抑制miR-223p的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)Snail1，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[13]。H19還可促進(jìn)miR-675的表達(dá)，從而抑制Runt區(qū)域轉(zhuǎn)錄因子1(RUNX1)的表達(dá)，而miR-675通過下調(diào)RUNX1來促進(jìn)AKT/mTOR通路的激活，促進(jìn)胃癌的增殖和侵襲[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，胃癌患者血漿H19水平也明顯高于正常對(duì)照組，提示血漿H19可作為胃癌診斷，特別是早期腫瘤篩查的潛在生物標(biāo)志物[15]。以上研究結(jié)果表明，H19可能是胃癌患者的一個(gè)有希望的治療靶點(diǎn)，尤其是其早期即可在血漿中檢測(cè)到，對(duì)胃癌的診斷及預(yù)后具有重要意義。

2.2 lncRNA-MALAT1轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄物1(MALAT-1)是一個(gè)8.5 kb的lncRNA，位于11q13號(hào)染色體上[16]。MALAT-1是正常組織中含量最多的lncRNA之一，該lncRNA在哺乳動(dòng)物物種中高度保守，雖然MALAT-1最初被描述為肺癌轉(zhuǎn)移的預(yù)后標(biāo)志物，但新出現(xiàn)的證據(jù)已將該lncRNA與其他癌癥聯(lián)系起來，如乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、膠質(zhì)瘤和白血病[17]。有研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1在胃癌組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，MALAT1可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的遷移、侵襲、致瘤性、轉(zhuǎn)移和血管生成，降低血管的通透性，其主要通過VE-cadherin/β-catenin復(fù)合物、ERK/MMP和FAK/paxillin信號(hào)通路發(fā)揮作用[18]。此外多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-21受體(interleukin-21 receptor，IL-21R)參與多種惡性腫瘤免疫細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)和腫瘤的進(jìn)展過程，其在胃癌細(xì)胞系和組織中的表達(dá)明顯增加，并與腫瘤大小和淋巴轉(zhuǎn)移相關(guān)，是胃癌患者生存期短和復(fù)發(fā)的獨(dú)立預(yù)后因素。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1海綿化吸附miR-125a，抑制其表達(dá)，而IL-21R是miR-125a在胃癌中的直接靶點(diǎn)，IL-21R受miR-125a負(fù)調(diào)控，表達(dá)明顯上調(diào)，從而發(fā)揮致瘤作用，促進(jìn)胃癌的增殖、侵襲[19]。MALAT1可作為胃癌的潛在診斷和預(yù)后因素，可能是一種很有前途的胃癌治療靶點(diǎn)，可通過沉默MALAT1來治療胃癌，但其有效性和安全性尚不清楚，需要進(jìn)一步的研究。

2.3 lncRNA-HOTAIRlncRNA-HOTAIR是由Chang的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)lncRNA[20]。人類HOTAIR基因位于12號(hào)染色體HOXC簇中HOXC11和HOXC12之間的基因間區(qū)，它的主轉(zhuǎn)錄本是一個(gè)2 364 bp的RNA，轉(zhuǎn)錄自一個(gè)6 449 bp的基因座，由6個(gè)外顯子組成[21]。研究表明，可抑制惡性腫瘤轉(zhuǎn)移的Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子3(Runx3)在胃癌組織中的表達(dá)明顯下調(diào)。在人胃癌組織中，表達(dá)明顯升高的lncRNA-HOTAIR與Runx3蛋白表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。lncRNA-HOTAIR通過增強(qiáng)與Mex-3 RNA結(jié)合家族成員B(Mex3b)的相互作用來誘導(dǎo)Runx3泛素化，導(dǎo)致其降解，發(fā)揮促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的作用，而敲除lncRNA-HOTAIR或Mex3b可以減少Runx3的降解[22]。miR-126可抑制胃癌細(xì)胞的侵襲、增殖和轉(zhuǎn)移，lncRNA-HOTAIR可通過負(fù)調(diào)控miR-126/CXCR4軸和下游RhoA信號(hào)通路促進(jìn)胃癌的侵襲、增殖和轉(zhuǎn)移[23]。此外，miR-331-3p可抑制胃癌細(xì)胞增殖，miR-331-3p與lncRNA-HOTAIR呈負(fù)相關(guān)，lncRNA-HOTAIR可能通過miR-331-3p，刺激人上皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)的表達(dá)，從而促進(jìn)胃癌發(fā)生和侵襲[24]。還有研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中，miR-454-3p表達(dá)降低，與lncRNA-HOTAIR呈負(fù)相關(guān)。胃癌組織中l(wèi)ncRNA-HOTAIR可通過抑制miR-454-3p表達(dá)，促進(jìn)STAT3和Cyclin D1蛋白表達(dá)來促進(jìn)胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)和侵襲[25]。與HOTAIR有關(guān)的影響胃癌的發(fā)生發(fā)展的通路很多，如果可以抑制其中的一個(gè)靶點(diǎn)，尤其是在早期，對(duì)胃癌的治療及預(yù)后具有重要意義。

3 抑制胃癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的lncRNA

3.1 lncRNA-MEG3母系表達(dá)基因3(MEG3)位于人染色體14q32.3的DLK1-MEG3位點(diǎn)上[26]，該基因大小為35 kb，由10個(gè)外顯子組成[27]，編碼約1.6 kb的非編碼RNA[28]。MEG3在許多組織中表達(dá)豐富，在其發(fā)育和生長(zhǎng)過程中起重要作用，此外，已有研究證明，MEG3在多種癌癥中表達(dá)下降[29]。有研究表明，MEG3在胃癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)降低，過表達(dá)MEG3可以降低胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，MEG3過表達(dá)也可以增加p53的表達(dá)，而MEG3通過調(diào)控p53信號(hào)通路在胃癌中發(fā)揮抑癌基因的作用[30]。也有研究表明，在胃癌組織和細(xì)胞中檢測(cè)到MEG3被高甲基化以減少表達(dá)，而無論在體內(nèi)還是體外，一旦MEG3的表達(dá)被恢復(fù)或甲基化被抑制，腫瘤的發(fā)生發(fā)展均會(huì)受到抑制。生物信息學(xué)分析顯示，與正常組織相比，腫瘤組織中miR-181a-5p較正常組織表達(dá)上調(diào)，腫瘤組織中ATP4B的表達(dá)低于正常組織，生物信息學(xué)預(yù)測(cè)MGE3的下調(diào)通過上調(diào)miR-181a-5p，進(jìn)而下調(diào)ATP4B以抑制胃癌的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，并促進(jìn)凋亡[31]。Dan等研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的miR-21可促進(jìn)細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，而qRT-PCR結(jié)果顯示，miR-21是MEG3的靶基因，MEG3可通過抑制miR-21的表達(dá)來抑制胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。除此之外，在鼠腫瘤模型實(shí)驗(yàn)中，過表達(dá)的MEG3也可以通過抑制miR-21的表達(dá)來抑制腫瘤在體內(nèi)的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[32]。多項(xiàng)研究[31,33]均發(fā)現(xiàn)MEG3的甲基化與胃癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，還有部分研究[31-33]增強(qiáng)了我們對(duì)胃癌中miRNAs與lncRNA相互作用的理解，這均可能為胃癌治療及判斷預(yù)后提供額外的潛在靶點(diǎn)。

3.2 lncRNA-CASC2lncRNA癌癥易感性候選基因2(lncRNA-CASC2)是位于10q26號(hào)染色體上的lncRNA[34]，目前發(fā)現(xiàn)存在三種選擇性剪接的CASC2轉(zhuǎn)錄本(CASC2a、CASC2b和CASC2c)，它們共享前三個(gè)外顯子，但包含不同的下游外顯子[35]。lncRNA-CASC2是一種抑癌基因，最初在子宮內(nèi)膜癌中被發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌等多種癌癥中也發(fā)現(xiàn)該基因的下調(diào)[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-CASC2在胃癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)明顯下調(diào)，除可抑制胃癌細(xì)胞侵襲以外，還可抑制血管生成，與血管的侵襲轉(zhuǎn)移明顯相關(guān)[37]。E2F6作為E2F類轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和細(xì)胞分裂，在腫瘤的發(fā)展中起促進(jìn)作用。E2F6在胃癌組織和細(xì)胞系中顯著上調(diào)，并通過抑制lncRNA-CASC2的表達(dá)來促進(jìn)胃癌細(xì)胞的侵襲，提示E2F6/lncRNA-CASC2軸是胃癌進(jìn)展的另一個(gè)調(diào)控因素[38]。雖然CASC2在胃癌中的研究較少，但其可以抑制血管生成，與血管的侵襲轉(zhuǎn)移明顯相關(guān)，在胃癌的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，因此也是一個(gè)重要靶點(diǎn)。

3.3 lncRNA-GAS5lncRNA生長(zhǎng)停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5(lncRNA-GAS5)位于1q25號(hào)染色體，被認(rèn)為是胰腺癌、結(jié)腸癌、腎癌、骨肉瘤、非小細(xì)胞肺癌等多種癌癥的抑癌基因[39-44]。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5在胃癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)明顯降低，并在胃癌的進(jìn)展中起抑癌作用。lncRNA-GAS5不僅抑制胃癌細(xì)胞的侵襲和遷移，而且其表達(dá)與腫瘤體積、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期密切相關(guān)，其低表達(dá)也與胃癌預(yù)后不良密切相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5對(duì)胃癌細(xì)胞遷移和侵襲的抑制作用依賴于p53通路，胃癌組織中p53的mRNA和蛋白水平均降低。胃癌細(xì)胞中過表達(dá)lncRNA-GAS5時(shí)，lncRNA-GAS5可通過外顯子12與p53的相互作用，延長(zhǎng)p53蛋白在胃癌中的半衰期，進(jìn)而發(fā)揮抑癌基因的作用[45]。在胃癌組織和細(xì)胞系中，miR-106a-5p水平升高，當(dāng)過表達(dá)lncRNA-GAS5時(shí)，可通過Akt/mTOR途徑海綿化吸附miR-106a-5p，抑制胃癌細(xì)胞增殖、侵襲、遷移和腫瘤生長(zhǎng)，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡[46]。還有研究發(fā)現(xiàn)，在胃癌中miR-21高表達(dá)，研究人員通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miR-21是lncRNA-GAS5的潛在靶標(biāo)，低表達(dá)的lncRNA-GAS5通過靶向上調(diào)miR-21表達(dá)來促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[47]。綜上，GAS5在胃癌發(fā)生發(fā)展過程中的多條通路中發(fā)揮作用，阻斷任何一個(gè)靶點(diǎn)或GAS5上調(diào)均有可能抑制胃癌的發(fā)生發(fā)展，是一個(gè)相當(dāng)有前景的作用靶點(diǎn)。

4 lncRNA可作為胃癌診斷、治療和預(yù)后的標(biāo)志物

近年來，隨著研究的不斷深入，lncRNA逐漸受到重視。lncRNA在胃癌等多種腫瘤的早期，患者還無癥狀及影像學(xué)改變時(shí)已有改變，部分早期即可在血漿中檢測(cè)到變化，在胃癌的篩查及早期診斷中具有重要意義。lncRNA在胃癌等多種惡性腫瘤的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，不僅對(duì)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移有重要影響，在腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、凋亡等方面也發(fā)揮重要作用。部分lncRNA可以抑制胃癌的發(fā)展，抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲、生長(zhǎng)和遷移，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，在腫瘤組織中表達(dá)下調(diào)；部分lncRNA可以促進(jìn)胃癌的發(fā)展，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲、生長(zhǎng)和遷移，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，在腫瘤組織中表達(dá)上調(diào)。我們下載腫瘤基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas，TCGA)中胃癌組織及正常胃黏膜組織信息，利用R語言軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，lncRNA PVT1在胃癌組織中表達(dá)明顯高于正常癌旁組織，我們進(jìn)一步進(jìn)行組織實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，lncRNA PVT1在胃癌組織及胃癌細(xì)胞系中表達(dá)明顯高于正常組織及正常胃黏膜細(xì)胞，敲低lncRNA PVT1可以抑制胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移，并抑制細(xì)胞凋亡及EMT相關(guān)蛋白表達(dá)。在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中，侵襲和轉(zhuǎn)移對(duì)于腫瘤的預(yù)后有重要影響，因此，與侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的lncRNA對(duì)于胃癌的診療及預(yù)后具有重要作用，lncRNA可作為胃癌預(yù)后的標(biāo)志物，指導(dǎo)臨床診療。lncRNA還在胃癌的發(fā)生發(fā)展的多條通路中發(fā)揮作用，因此，敲低或過表達(dá)某個(gè)lncRNA或阻斷其中一個(gè)靶點(diǎn)即有可能遏制胃癌的發(fā)生發(fā)展，可能用來治療胃癌。但目前對(duì)于lncRNA的研究仍處于早期階段，lncRNA在胃癌中仍需要深入研究。