長鏈非編碼IRAIN 在惡性腫瘤中研究進展

何立 馮珊珊 陳國安 江妍霞 劉勇

(1景德鎮(zhèn)市第一人民醫(yī)院病理科，江西 景德鎮(zhèn) 333000；南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院 2內(nèi)分泌科；3血液科；4急診科)

長鏈非編碼RNA(LncRNAs)是指轉(zhuǎn)錄本超過 200 個核苷酸的非編碼RNAs，因為沒有完整的開放閱讀框,所以它本身不具有生物學(xué)功能〔1〕。但是越來越多研究表明LncRNA是非常關(guān)鍵的一類RNA，在機體正常發(fā)育、疾病形成過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用〔2〕。研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤中，LncRNA主要結(jié)合特定RNA結(jié)合蛋白(RBP)，沉默抑癌基因或激活癌基因〔3,4〕。如LncRNA漿細胞瘤多樣異位基因(PVT)1通過招募組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(EZH)2，能調(diào)節(jié)甲狀腺刺激激素受體的表達，可以促使甲狀腺癌的癌細胞增殖〔5〕。LncRNA 在體液中的表達具有生物標(biāo)志物的作用，對惡性腫瘤的治療、進展及惡性程度都有一定的指導(dǎo)作用〔6〕。PCA3目前已經(jīng)用于臨床前列腺癌診斷，因為其在前列腺癌患者的尿液中異常升高，并且在前列腺癌中特異性表達〔7〕。LncRNA可以穩(wěn)定地存在血漿中，這讓它具有成為生物標(biāo)志物的可能性，如胃癌患者血漿中，可以檢測到LncRNA H19明顯升高〔8,9〕。臨床上相同惡性腫瘤患者，即使接受了同樣的治療方法，常常也會表現(xiàn)出不一樣的臨床結(jié)果，而檢測他們的LncRNA，存在著差異表達，這可能是造成不一樣結(jié)果的原因之一〔10,11〕。IRAIN是LncRNAs的一種，研究顯示 IRAIN不僅在多種人類腫瘤組織中異常表達，在惡性腫瘤的診斷、治療及更多的研究中有著重要潛在價值。本文就IRAIN在惡性腫瘤中的研究進展進行綜述。

1 LncRNA-IRAIN的結(jié)構(gòu)和功能

LncRNA-IRAIN是一種胰島素樣生長因子1受體(IGF-1R)反義非編碼RNA，它最先是由美國一家實驗室發(fā)現(xiàn)的，并將它命名為LncRNA-IRAIN。宿主基因等鄰近蛋白編碼基因的表達通?？梢杂煞戳x非編碼RNA調(diào)節(jié)和控制〔12〕。IRAIN是轉(zhuǎn)錄自IGF-1R內(nèi)含子的啟動子的反義方向的LncRNA，跨越IGF-1R外顯子1和啟動子，起始于IGF-1R內(nèi)含子1，全長有5 366 bp，主要位于細胞質(zhì)，與IGF-1R表達相反，IRAIN可以調(diào)控靶基因的表達，它可以通過改變細胞染色質(zhì)的重塑及與別的RNA形成互補的雙鏈等形式來實現(xiàn)，并且可能在許多疾病，包括惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮特殊的作用，不僅如此，在人體的多個正常組織內(nèi)也有表達，呈現(xiàn)出單等位基因的表達〔13〕。IRAIN表達其母源等位基因是抑制的，全部是來自父源等位基因。印跡丟失是使所有基因變回雙等位基因表達，因為母源染色體上的這個區(qū)域被缺失后，使印跡基因簇喪失了印跡表達狀態(tài)〔13〕。另外，由于基因的DNA分子甲基化是可逆的過程。在傳遞過程中，印跡的“遺傳”與許多遺傳不一樣，它并不遵循孟德爾定律，因為印跡有可能會消失，也有可能會重新出現(xiàn)。也就是說印跡狀態(tài)不相同，無論是同樣時期的不同組織，還是同樣的個體處在不同的時期。印跡缺失過表達常常造成細胞的惡性增殖，誘發(fā)腫瘤的形成，特別是生長因子和細胞周期因子基因，因為這些因子調(diào)控著細胞的正常生長和發(fā)育。

2 IRAIN調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制

近年來發(fā)現(xiàn)，染色質(zhì)內(nèi)的空間結(jié)構(gòu)改變，是一種新的調(diào)控基因的表觀遺傳學(xué)機制。調(diào)控基因的表達或遺傳印跡現(xiàn)象是因為長距離染色質(zhì)內(nèi)環(huán)機構(gòu)形成導(dǎo)致基因的啟動子與遠距離調(diào)控序列結(jié)合形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)〔13〕。已有研究表明這個長距離染色質(zhì)內(nèi)環(huán)是由IGF-1R啟動子和下游距離150 kb的增強子之間形成的，有研究〔13〕應(yīng)用RNA導(dǎo)向染色質(zhì)構(gòu)象捕獲法(R-3c)進一步明確了IRAIN與IGF-1R兩者之間結(jié)合的具體序列，這就表明IRAIN直接參與了IGF-1R染色質(zhì)啟動子和遠處增強子之間的內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)的形成，IRAIN可以直接結(jié)合IGF-1R的啟動子及增強子，沉默IRAIN的表達，從而使IGF-1R染色質(zhì)內(nèi)增強子與啟動子之間的長距離內(nèi)環(huán)機構(gòu)丟失。非編碼RNA調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的常見機制包括有：基因“競爭表達”和基因“轉(zhuǎn)錄干擾”等，例如：X染色體的不確定性失活和人胰島素樣生長因子2受體(Igf2r)/Airn單等位基因表達〔14,15〕，不論是印跡失活，還是X染色體的不確定性失活，都與非編碼RNAXist有關(guān)。沉默X染色單體是因為Xist非編碼RNA通過“染色質(zhì)掩蓋”機制干擾基因轉(zhuǎn)錄實現(xiàn)的。有研究表明〔13〕IRAIN是受位于IGF-1R內(nèi)含子1內(nèi)的啟動子調(diào)控并且反義轉(zhuǎn)錄的LncRNA，IRAIN的干擾基因轉(zhuǎn)錄有可能也是通過“染色質(zhì)掩蓋”實現(xiàn)的，IRAIN競爭表達從而抑制宿主IGF-1R的表達，是通過直接與IGF-1R啟動子競爭性反義轉(zhuǎn)錄完成的。IRAIN作為啟動子相關(guān)的反義LncRNA，調(diào)控腫瘤的各項病理過程，包括發(fā)生、發(fā)展與轉(zhuǎn)移等，是通過表觀遺傳學(xué)及染色體構(gòu)想改變調(diào)控IGF-1R在腫瘤中的表達差異實現(xiàn)的，而這些機制的闡明也為許多腫瘤的研究提供了有價值的新思路。

3 不同腫瘤中LncRNA-IRAIN的研究進展

3.1LncRNA-IRAIN與乳腺癌 乳腺癌是一個高發(fā)的惡性腫瘤，在我國女性當(dāng)中每年發(fā)病率排名全球第二，約17萬，約占全球女性乳腺癌總發(fā)病例數(shù)的12.5%〔16〕。盡管發(fā)病率近年開始降低,但對乳腺癌發(fā)生機制的探索和揭示仍是刻不容緩。有研究表示〔17〕，IRAIN可能是一個抑癌基因，因為IRAIN在乳腺癌組織中比IGF-1R的表達水平低，并且在侵襲性最強的雌激素受體(ER),孕激素受體(PR),人表皮生長因子(HER)2均是陰性的乳腺癌患者組織中，IRAIN表達水平是所有其他表達水平中最低，這可能是由于IGF-1R基因被這種“競爭性的轉(zhuǎn)錄抑制”所激活，最終導(dǎo)致細胞不受控制地生長、擴增、侵襲和轉(zhuǎn)移，提示IRAIN在乳腺癌的多個病理過程中起著關(guān)鍵的作用，或許是扮演了抑癌基因的角色。Kang等〔18〕的數(shù)據(jù)表明，乳腺癌的生長和轉(zhuǎn)移與IRAIN表達有一定關(guān)系，在乳腺原位癌中表達高，在非原位癌中表達低或不表達，包括有轉(zhuǎn)移或擴散者，并且與IGF-1R mRNA表達呈相反趨勢。

3.2LncRNA-IRAIN與多發(fā)性骨髓瘤(MM) MM是一種好發(fā)于老年人的惡性疾病，起源于骨髓中的漿細胞。當(dāng)前針對MM尚無根治辦法，盡管一些新藥顯著改善MM患者預(yù)后生存及生活質(zhì)量，但是疾病的復(fù)發(fā)及有些患者耐藥性的產(chǎn)生，仍然是臨床醫(yī)師面臨的重要難題，因此,迫切需要從基因?qū)用鎭砹私釳M的發(fā)生和發(fā)展,為新的治療方案提供理論基礎(chǔ)。有研究〔19〕表明通過實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR)、蛋白質(zhì)印跡法(Western blot)、熒光素酶報告實驗發(fā)現(xiàn)，lncRNA IRAIN作為 miR-125b 的 ceRNA，吸附并降低 MM 細胞內(nèi) miR-125b 表達水平，最終對其下游抑癌基因PHLPP2產(chǎn)生正性調(diào)控作用而發(fā)揮抗MM效應(yīng)。

3.3LncRNA-IRAIN與喉癌 喉癌是五官科常見的惡性腫瘤之一，主要治療方式是手術(shù)治療、放療和化療〔20〕。但是對于癌癥中晚期的患者而言，治療效果差、手術(shù)范圍廣、帶來的損傷大。因此,迫切需要更好的治療方案。研究證實〔21〕IRAIN的表達與喉惡性腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移有關(guān),且它的轉(zhuǎn)錄等位基因存在基因印跡缺失。IRAIN的表達與喉癌有著一定的關(guān)系，尤其是與它的生長和轉(zhuǎn)移，在預(yù)后較好的原位癌上IRAIN的表達較高，而在惡性程度高浸潤性癌(包括轉(zhuǎn)移)中，IRAIN的表達很低甚至不表達，并且與IGF-1R mRNA表達呈相反的趨勢。這就表明IGF-1R可能作為抑癌基因，負向調(diào)控IFGIR在腫瘤中的差異性表達，從而影響腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，成為喉癌靶向治療中的一位新成員。

3.4LncRNA-IRAIN與白血病 白血病是一類起源于造血系、目前病因尚不完全清楚的惡性腫瘤性疾病，不同患者的細胞和分子遺傳學(xué)水平具有較大的異質(zhì)性,這可能關(guān)系到患者病情的輕重程度，因而染色體異常及基因突變是白血病患者較為關(guān)鍵的預(yù)后指標(biāo)，近些年來，越來越多與白血病發(fā)病機制和進展情況有顯著相關(guān)性的多種LncRNA被發(fā)現(xiàn)。在細胞系與IGF-1R相比，IRAIN相對較低的表達，有研究表明〔13〕，在高危急性髓系白血病患者中瘤細胞無限制的生長、增殖，是由于IRAIN表達下降，釋放了這種“競爭性抑制”，從而激活了IGF-1R基因，并與腫瘤惡性度高也有一定關(guān)系，這一點與IRAIN可能競爭性表達而抑制IGF-1R一致，說明IRAIN可能在這一過程中發(fā)揮著抑制作用，由此可以推測，IRAIN在本病中可能起著抑癌基因的作用。但在對照組中似乎不能完全用抑癌基因的作用來解釋，因為IRAIN的表達處于低?；颊吆透呶；颊咧g，所以，是否還存在其他機制或因素，還需要更深入的研究。Sun等〔22〕發(fā)現(xiàn),IRAIN在急性髓系白血病中的表達與危險度呈負相關(guān),在高危組中甚至不表達,同時IGF-1R在高危組中也呈現(xiàn)出高表達的趨勢。IGF-1R與IGF1 和IGF2相結(jié)合，對細胞的增殖、生長及凋亡有促進作用，它是通過磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號通路實現(xiàn)的。由此猜測，IRAIN發(fā)揮抗腫瘤的作用是通過抑制IGF-1R的表達來實現(xiàn)的。通過孫京男〔13〕等的研究發(fā)現(xiàn)，有的急性髓系白血病患者IRAIN表達量增高,因為這些患者使用了去甲基化藥物治療，提示IRAIN可能成為白血病預(yù)后判斷和臨床治療療效的指標(biāo)。

3.5LncRNA-IRAIN與肝癌 肝癌是一種高死亡率的惡性腫瘤，它的死亡率位居全世界范圍內(nèi)的癌癥死亡率第3位,如果能早期發(fā)現(xiàn)，治療效果較好,但臨床上早期癥狀不明顯，往往發(fā)現(xiàn)時已是晚期，此時治療效果較差。因此,對肝癌發(fā)生發(fā)展及轉(zhuǎn)移相關(guān)的分子生物學(xué)研究,探討其新的治療方案迫在眉睫。在肝癌組織中〔23〕，也發(fā)現(xiàn)了IRAIN表達規(guī)律，它的表達與肝癌的惡性程度有關(guān)。IRAIN可抑制腫瘤細胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細胞分化、抑制肝癌的發(fā)生發(fā)展，可能與肝癌侵襲、轉(zhuǎn)移及預(yù)后有關(guān)，由此，IRAIN將有可能為肝癌的治療提供新的方案，為診斷提供參考指標(biāo)。

3.6LncRNA-IRAIN與非小細胞肺癌 肺癌是呼吸系統(tǒng)常見的惡性腫瘤,其類型較多，而非小細胞肺癌(NSCLC)占比例最大，為80%～85%。盡管治療方法不斷進步,但NSCLC患者的5年生存率仍處于較低水平，低于20%,目前一種新的治療NSCLC的方案是分子靶向治療。有研究〔24〕發(fā)現(xiàn)IRAIN在NSCLC的腫瘤組織中相對癌旁組織呈現(xiàn)高表達，發(fā)揮促癌基因的作用，與白血病和乳腺癌中的表達相反。這種現(xiàn)象可能與IRAIN組織特異性表達相關(guān)〔25，26〕。近年來越來越多的文獻報道了IGF-1R與肺癌的關(guān)系：IGF-1R信號通路的激活與進展期NSCLC的第三代表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(EGFR)-TKIs的抗藥性有關(guān)，微小RNA(Mir)-223可通過調(diào)節(jié)IGF-1R/PI3K/AKT通路參與非小細胞肺癌的EGFR-TKIs的獲得性耐藥〔27〕。Mir-7可通過抑制EGFR和IGF-1R來增強吉非替尼(一種選擇性EGFR酪氨酸激酶抑制劑)對NSCLC的治療作用〔28〕。有數(shù)據(jù)表明〔24〕通過內(nèi)源敲低及外源過表達方法觀察IRAIN在體內(nèi)外對NSCLC細胞生物學(xué)行為的影響。研究結(jié)果表明，敲低IRAIN表達后對癌細胞的凋亡能力沒有任何影響，但是細胞周期分析實驗顯示IRAIN能使NSCLC細胞的增殖能力顯著降低。由此可知IRAIN也很有可能參與了NSCLC的發(fā)生發(fā)展，甚至可能與NSCLC的EGFR-TKIs耐藥有關(guān)。

3.7LncRNA-IRAIN與胰腺癌 胰腺癌是最具侵略性的惡性腫瘤之一，并且在常見癌癥死亡原因中排第4位，2015年美國死亡人數(shù)約為40 560人〔29〕。生存率雖然能穩(wěn)步上升，但對胰腺癌的治療進展緩慢，其5年生存率目前仍然很低，只有約7%〔29〕。由于早期轉(zhuǎn)移、晚期診斷，目前治療的效率有限〔30,31〕。因此,明確腫瘤的分子進展機制，可能意義重大。實驗表明，IRAIN可以直接與EZH2和組蛋白賴氨酸特異性去甲基化酶(LSD)1復(fù)合物相互作用，抑制胰腺癌的人kruppel樣因子(KLF)2和P15，在胰腺癌中，KLF2和P15的功能作用已經(jīng)被闡明〔32〕。許多發(fā)現(xiàn)表明KLF2和P15可以作為腫瘤抑制因子〔33,34〕，研究也表明，IRAIN與KLF2和P15在胰腺癌的腫瘤組織中呈負相關(guān)性。這些數(shù)據(jù)表明，IRAIN可能在EZH2和LSD1介導(dǎo)的腫瘤抑制因子中發(fā)揮至關(guān)重要的作用〔35〕。

綜上，IRAIN是轉(zhuǎn)錄自IGF-1R內(nèi)含子啟動子的反義方向的LncRNA，總長5 366 bp，起于IGF-1R內(nèi)含子1中，跨越IGF-1R外顯子1和啟動子，基本位于細胞質(zhì)，與IGF-1R編碼方向相反。IRAIN在多個正常組織內(nèi)呈印記表達，在喉癌和乳腺癌等多個惡性腫瘤中低表達或不表達，且與腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移有關(guān)。在白血病患者中，IRAIN的表達與腫瘤的惡性程度有關(guān)，其表達與危險程度呈負相關(guān)性，高危組甚至不表達，而且與IGF-1R mRNA表達相反的趨勢。