長鏈非編碼RNA在乳腺癌中的研究進(jìn)展

朱方園，劉慧

(鄭州大學(xué)人民醫(yī)院/河南省人民醫(yī)院 乳腺外科，河南 鄭州 450003)

乳腺癌是全球女性發(fā)病率最高的惡性腫瘤。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，2020年全球約1 930萬癌癥新發(fā)病例，其中乳腺癌以226萬例位居新發(fā)病例之首，也是癌癥致死病例最多的惡性腫瘤之一[1]，嚴(yán)重威脅著人類健康。因此，臨床上迫切需要新的生物標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)改善患者預(yù)后。人類基因組有超過90%的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為非編碼RNA，在不同水平參與基因表達(dá)的調(diào)控，不僅調(diào)控生長發(fā)育、器官功能等基本的生物學(xué)過程，也在整個(gè)人類疾病尤其是癌癥中扮演重要角色[2]。近年來越來越多的研究探索了長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)在乳腺癌發(fā)生發(fā)展及診療中的作用，本文對此進(jìn)行綜述，為乳腺癌的診斷和治療提供新思路。

1 lncRNA簡介

lncRNA是由獨(dú)立啟動子RNA Pol Ⅱ轉(zhuǎn)錄的長度大于200個(gè)核苷酸的非編碼轉(zhuǎn)錄本[2]。起初其被認(rèn)為是無功能的轉(zhuǎn)錄“噪音”，后被證明在多種生理、病理過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。lncRNA的來源主要有蛋白質(zhì)編碼基因的突變、染色體重排、串聯(lián)產(chǎn)生重復(fù)序列、可轉(zhuǎn)座元件的插入等。根據(jù)lncRNA相對于蛋白質(zhì)編碼基因的位置將其分為5類，即正義、反義、雙向、基因間、內(nèi)含子lncRNA。lncRNA可在轉(zhuǎn)錄前、轉(zhuǎn)錄后、翻譯、翻譯后等多個(gè)水平發(fā)揮作用。其機(jī)制主要有：(1)充當(dāng)miRNA的“海綿”，競爭性阻礙其與靶mRNA的結(jié)合；(2)干擾鄰近基因的表達(dá)；(3)改變蛋白質(zhì)定位從而調(diào)控基因的表達(dá)；(4)激活轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因的表達(dá)；(5)作為小RNA前體；(6)與mRNA相互作用影響相關(guān)mRNA轉(zhuǎn)錄后的翻譯；(7)產(chǎn)生內(nèi)源性siRNA[2]。

2 lncRNA與乳腺癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

2.1 致癌lncRNA

2.1.1HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcribed antisense RNA，HOTAIR) HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOTAIR)位于HOX基因上，是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)有反式作用的lncRNA，在乳腺癌原發(fā)灶及其轉(zhuǎn)移部位均過表達(dá)。敲除HOTAIR可抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[3]。HOTAIR通過不同機(jī)制發(fā)揮促癌作用，可將多梳復(fù)合物抑制物2(PRC2)和組蛋白去甲基化復(fù)合物(LSD1/REST/CoREST)結(jié)合到基因組的特定靶基因上，從而導(dǎo)致組蛋白H3第27位賴氨酸(H3K27)三甲基化和組蛋白H3第4位賴氨酸(H3K4)二甲基化，轉(zhuǎn)移抑制基因表達(dá)下調(diào)，從而促進(jìn)乳腺癌的轉(zhuǎn)移[4]。此外，HOTAIR還可作為miR-129-5p的競爭性內(nèi)源性RNA降低其表達(dá)，從而提高靶基因FZD的表達(dá)，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)[5]。

2.1.2轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1) MALAT1是從人染色體11q13轉(zhuǎn)錄而來長度約為8 000 nt的高度保守lncRNA，最初被發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移性非小肺癌細(xì)胞中高表達(dá)，后被證明在乳腺癌、卵巢癌、宮頸癌、前列腺癌等多種癌組織中高表達(dá)。在乳腺癌細(xì)胞系和動物模型中，使用反義寡核苷酸敲除MALAT1，細(xì)胞遷移受損，腫瘤進(jìn)展、轉(zhuǎn)移顯著下降，提示MALAT1與乳腺癌的侵襲性相關(guān)[6]。與動物模型相同的是，MALAT1的高表達(dá)與乳腺癌腫瘤的大小、分期的增加以及不良預(yù)后相關(guān)[7]。從機(jī)制上來說，MALTA1可作為miR-182的“海綿”，調(diào)控MSLN及PIG-C的表達(dá)，發(fā)揮促癌作用[8]。MALTA1可通過下調(diào)腫瘤抑制因子miR-145的表達(dá)發(fā)揮促血管生成的作用，從而促進(jìn)乳腺癌的發(fā)展[9]。Shao等[10]研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1過表達(dá)可抑制miR-101-3p，從而激活mTOR/PKM2通路，促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展。MALAT1可作為miR-26a/26b的競爭性內(nèi)源RNA，調(diào)節(jié)其靶基因ST8SIA4的表達(dá)從而發(fā)揮促癌作用[11]。Kim等[12]研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1通過與促轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)錄因子TEAD結(jié)合，阻止其發(fā)揮活性，發(fā)揮抑制癌轉(zhuǎn)移的作用。因此，MALAT1可通過不同機(jī)制發(fā)揮致癌、抑癌作用，需要更全面的分子生物學(xué)、體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步評估其作用，更精準(zhǔn)地應(yīng)用于乳腺癌的診治過程中。

2.1.3H19 H19主要位于細(xì)胞質(zhì)中，其基因位于11號染色體的印跡區(qū)11p15.5，僅在母系遺傳的染色體上表達(dá)，是H19基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。與正常組織相比，H19在乳腺癌組織中顯著高表達(dá)，其表達(dá)水平與乳腺癌的發(fā)生、增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥有關(guān)[13]。DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase，DNMT)的異常表達(dá)引起了DNA高甲基化，并參與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展，包括DNMT1、DNMT3a和DNMT3b，H19可通過與miR-152結(jié)合降低其對DNMT1的抑制，促進(jìn)了乳腺癌的侵襲和增殖[14]。H19作為miR-657的前體，可通過直接作用于miR-657降低泛素連接酶E3家族(c-Cbl和Cbl-b)的表達(dá)，增加了表皮生長因子受體和c-Met的激活并使其更加穩(wěn)定，導(dǎo)致Akt和Erk的持續(xù)激活，增強(qiáng)了乳腺癌細(xì)胞的增殖和遷移[15]。

2.1.4其他類型 其他發(fā)揮促癌作用的lncRNA如lncRNA SNHG5可直接靶向作用于miR-299，增加BACH1基因的表達(dá)，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖從而發(fā)揮促癌作用[16]。LINC02381可通過miR-1271-5p/FN軸激活PI3K/Akt通路促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展[17]。lncRNA SNHG6通過充當(dāng)miR-543的“海綿”，解除其對LAMC1/PI3K/Akt通路的抑制作用，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的EMT及增殖和遷移，發(fā)揮促癌作用[18]。lncRNA PCAT7可通過激活ErbB/PI3K/Akt通路促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲[19]。

2.2 抑癌lncRNA

2.2.1X失活特異性轉(zhuǎn)錄本(X inactivation specific transcript，XIST) XIST長約19 kb，定位于X染色體失活中心，由人類Xq13.2的Xist基因編碼，是女性細(xì)胞X染色體失活的主要調(diào)節(jié)因子，在人類細(xì)胞的分化、增殖和基因修復(fù)及腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲等過程中發(fā)揮重要作用。研究表明，XIST在乳腺癌組織及癌細(xì)胞中表達(dá)均顯著降低，XIST的敲低可導(dǎo)致Akt磷酸化水平的升高及細(xì)胞活性的增加，且此作用可被Akt抑制劑削弱，提示XIST可通過抑制Akt的激活抑制細(xì)胞活性，從而發(fā)揮抑癌作用[20]。XIST還可作為miR-362-5p的“海綿”，調(diào)節(jié)靶基因UBAP1的表達(dá)，發(fā)揮抑癌作用[21]。XIST還有抑制腦轉(zhuǎn)移的作用。Xing等[22]研究發(fā)現(xiàn)，XIST的表達(dá)水平與乳腺癌患者的腦轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，在異種移植模型中，沉默XIST促進(jìn)了XIST高表達(dá)的腦轉(zhuǎn)移灶的生長，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，XIST表達(dá)的降低促進(jìn)了EMT，并且通過MSN介導(dǎo)的蛋白的穩(wěn)定性激活c-Met，從而增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞的干細(xì)胞特性。XIST的缺失還可增加外泌體miR-503的分泌，觸發(fā)M1-M2小膠質(zhì)細(xì)胞的極化，從而抑制T細(xì)胞增殖，促進(jìn)乳腺癌腦轉(zhuǎn)移[22]。

2.2.2生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄物5(growth arrest specific transcript 5，GAS5) GAS5位于1q25.1，最初作為細(xì)胞生長阻滯期潛在的腫瘤抑制基因從小鼠NIH 3T3細(xì)胞中分離出來。與正常組織相比，GAS5在乳腺癌組織中顯著低表達(dá)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，GAS5可能通過自噬作用抑制細(xì)胞的增殖、侵襲和腫瘤形成[23]。GAS5還可競爭性與miR-16a-5p結(jié)合，部分破壞miR-16a-5p異位表達(dá)介導(dǎo)的促癌作用，包括腫瘤的侵襲及下游FOXO1/PI3K/Akt信號通路的激活，從而抑制三陰性乳腺癌的進(jìn)展[24]。

2.2.3其他類型 其他起抑癌作用的lncRNA如lncRNA MORT可通過下調(diào)其靶基因FGF1抑制乳腺癌的進(jìn)展[25]。lncRNA NORAD在乳腺癌組織及細(xì)胞中低表達(dá)，過表達(dá)NORAD可抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，從機(jī)制上來說，NORAD可競爭性抑制miR-155-5p，上調(diào)其靶基因SOCS1的表達(dá)而發(fā)揮抑癌作用[26]。Zhang等[27]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA IGF2-AS可通過調(diào)節(jié)IGF2的活性，抑制下游PI3K/Akt/mTOR致癌信號通路，從而發(fā)揮抑癌作用。

3 lncRNA與乳腺癌的診斷及預(yù)后判斷

乳腺癌早期診斷、治療以及對復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移病灶的監(jiān)測是改善患者預(yù)后的主要措施。目前對早期病灶的篩查方法主要有超聲檢查、乳腺X線攝影檢查及乳腺M(fèi)RI等。血清腫瘤標(biāo)志物CA153、CA125、CEA、CA199、AFP等亦可用于乳腺癌的篩查。對復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移病灶的監(jiān)測主要有各部位彩超、CT、MRI以及上述血清腫瘤標(biāo)志物等，但敏感性及特異性差。臨床上仍需要敏感度高、特異性強(qiáng)的用于乳腺癌診斷與預(yù)后判斷的指標(biāo)。lncRNA不僅在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中起作用，而且在乳腺癌的診斷與預(yù)后判斷中有重要意義。El-Ashmawy等[28]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌患者血液中l(wèi)ncRNA-ATB的表達(dá)水平遠(yuǎn)高于對照組，提示檢測外周血lncRNA在乳腺癌的篩查中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。Fan等[29]通過對TCGA數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)4種lncRNA預(yù)測了乳腺癌患者的總生存情況，可作為乳腺癌患者的獨(dú)立預(yù)后標(biāo)志物。此外，研究者還利用GEO數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了基于多種lncRNA的模型以預(yù)測乳腺癌患者的無病生存情況[30]。miRNA-155的過表達(dá)可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。在三陰性乳腺癌中，lncRNA-NEF的表達(dá)量低，對miRNA-155的抑制作用減弱，與乳腺癌的不良預(yù)后相關(guān)[31]。

4 lncRNA與乳腺癌的治療

4.1 lncRNA與乳腺癌化療MALAT1在乳腺癌細(xì)胞中高表達(dá)且與不良預(yù)后相關(guān)，敲低MALAT1可增加乳腺癌細(xì)胞對紫衫類和阿霉素類化療藥物的敏感性，提示MALAT1與乳腺癌對紫衫類和阿霉素類藥物的耐藥相關(guān)[32]。GAS5可通過競爭內(nèi)源RNA與miR-221-3p競爭性結(jié)合其靶基因DDK2，進(jìn)而抑制Wnt/β-catenin通路，逆轉(zhuǎn)對阿霉素耐藥，此外GAS5過表達(dá)可誘導(dǎo)順鉑耐藥[23]。XIST可通過ceRNA機(jī)制與miR-200c-3p結(jié)合上調(diào)其靶基因ANLN的表達(dá)，從而導(dǎo)致癌細(xì)胞對阿霉素耐藥[33]。lncRNA-HOTAIR的敲除通過PI3K/Akt/mTOR通路降低了乳腺癌細(xì)胞對阿霉素的耐藥性[34]。

4.2 lncRNA與乳腺癌靶向治療Dong等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在耐曲妥珠單抗的乳腺癌細(xì)胞中TINCR的表達(dá)水平顯著上調(diào)，敲低TINCR可逆轉(zhuǎn)耐藥。從機(jī)制上來說，TINCR可通過競爭內(nèi)源RNA與miR-125b結(jié)合，上調(diào)靶基因HER-2的表達(dá)，從而誘導(dǎo)癌細(xì)胞對曲妥珠單抗耐藥[35]。lncRNA ZNF649-AS1可通過與多聚嘧啶串結(jié)合蛋白1(polypyrimidine Tract Binding protein 1，PTBP1)結(jié)合，提高ATG5基因的轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞對曲妥珠單抗耐藥[36]。lncRNA SNHG14可通過調(diào)控H3K27的乙?；饔枚{(diào)控PABPC1基因的表達(dá)，從而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞耐曲妥珠單抗[37]。Dong等[38]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA AGAP2-AS1過表達(dá)可通過激活NF-κB通路，上調(diào)MyD88基因的表達(dá)，從而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞耐曲妥珠單抗。

4.3 lncRNA與乳腺癌內(nèi)分泌治療細(xì)胞周期蛋白D1(cyclin D1)是驅(qū)動癌細(xì)胞增殖的致癌蛋白，與乳腺癌患者對他莫昔芬耐藥有關(guān)。lncRNA DILA1通過與Thr286直接作用抑制cyclin D1在Thr286的磷酸化并抑制其降解，導(dǎo)致乳腺癌患者cyclin D1蛋白過表達(dá)，從而導(dǎo)致乳腺癌患者耐他莫昔芬[39]。lncRNA CYTOR作為miR-125a-5p的“海綿”，通過競爭內(nèi)源RNA機(jī)制，提高血清反應(yīng)因子的表達(dá)，激活Hippo及絲裂原相關(guān)蛋白激酶信號通路，促進(jìn)了乳腺癌細(xì)胞在他莫昔芬治療后的存活，誘導(dǎo)耐藥[40]。H19在耐他莫昔芬的乳腺癌細(xì)胞及乳腺癌組織中過表達(dá)。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)敲低H19可提高乳腺癌細(xì)胞對他莫昔芬的敏感性，從機(jī)制上來說，H19可通過H19/SAHH/DNMT3B軸誘導(dǎo)自噬的激活，從而誘導(dǎo)抗他莫昔芬[41]。HOTAIR還可被ER直接抑制，其過表達(dá)促進(jìn)了非配體依賴性ER的活性，導(dǎo)致他莫昔芬耐藥[42]。

4.4 lncRNA與乳腺癌放射治療放射治療作為乳腺癌保乳術(shù)后、晚期乳腺癌中的關(guān)鍵治療方法，在乳腺癌綜合治療中扮演著重要角色。lncRNA與乳腺癌放療敏感性密切相關(guān)。邱楊等[43]研究發(fā)現(xiàn)，R05532、NR-015441、NR-033374 3種lncRNA在乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)明顯升高，且其表達(dá)水平的升高與癌細(xì)胞的放療抵抗性相關(guān)，提示lncRNA可作為放療抵抗的預(yù)測分子。HOTAIR可與miR-449b-5p結(jié)合，促進(jìn)HSPA1A的表達(dá)，從而降低乳腺癌放療敏感性[44]。Lai等[45]研究發(fā)現(xiàn)，CCAT1下調(diào)后，可降低miR-148b的表達(dá)，提高乳腺癌對放療的敏感性。

5 總結(jié)與展望

lncRNA在乳腺癌發(fā)生發(fā)展的作用可分為促癌作用及抑癌作用，可通過充當(dāng)miRNA的“海綿”吸附miRNA，從而抑制其對靶基因的活性，通過與蛋白質(zhì)或其他RNA相互作用、調(diào)節(jié)基因表達(dá)、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長發(fā)育及分化等方式影響乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程。lncRNA在乳腺癌的診斷、預(yù)后及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移判斷中具有巨大潛力，但距臨床應(yīng)用仍有較大距離，需要更系統(tǒng)的研究為臨床應(yīng)用提供依據(jù)。癌細(xì)胞耐藥是乳腺癌進(jìn)展及復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的主要原因，是治療過程中的主要障礙。lncRNA不僅在化療、內(nèi)分泌治療、靶向治療等全身治療的耐藥中發(fā)揮作用，而且影響著乳腺癌患者的放療敏感性。其機(jī)制主要有競爭內(nèi)源RNA、誘導(dǎo)自噬作用、調(diào)節(jié)基因表達(dá)等。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的lncRNA被證實(shí)在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，使其有望成為乳腺癌新的治療靶點(diǎn)。但目前關(guān)于lncRNA在乳腺癌中的研究仍處于起步階段，其具體作用機(jī)制尚不明確，且對其研究仍處于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，臨床試驗(yàn)較少。在未來，對lncRNA作用機(jī)制更深入的研究及臨床試驗(yàn)的開展有望使得lncRNA真正應(yīng)用于臨床。