長(zhǎng)鏈非編碼RNA MALAT1與腫瘤血管生成關(guān)系的研究進(jìn)展

劉 凱，張全武 (鄭州大學(xué)附屬鄭州中心醫(yī)院病理科，河南 鄭州 450007)

在人類基因組中，僅不到2%的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物具有蛋白質(zhì)編碼功能[1]，其余大部分均為非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)。最初這類ncRNA被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄過程中不具備生物學(xué)功能的“噪音”，后來進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ncRNA在腫瘤細(xì)胞生物學(xué)行為的調(diào)節(jié)中也發(fā)揮重要作用[2-3]。根據(jù)核苷酸序列的長(zhǎng)度分類，一般將長(zhǎng)度>200個(gè)核苷酸的ncRNA定義為長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。目前已知lncRNA可作為轉(zhuǎn)錄和選擇性剪接的調(diào)節(jié)因子、轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子和微小RNA的分子誘餌[4]。肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)作為lncRNA家族中的重要成員，最早是在非小細(xì)胞肺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，用來研究肺癌的生物學(xué)行為，以及判斷預(yù)后[5]。此外，MALAT1可在多種腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，參與調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為以及血管生成[6-7]。因此，本文對(duì)MALAT1與腫瘤血管生成關(guān)系及調(diào)控腫瘤血管生成的可能機(jī)制進(jìn)行重點(diǎn)闡述，以期為臨床抗腫瘤血管生成治療提供新的理論依據(jù)。

1 MALAT1概述

MALAT1定位于細(xì)胞核核小體核斑區(qū)，又稱為核富集轉(zhuǎn)錄本2，長(zhǎng)約8.7 kb，位于人染色體11q13，不具有開放閱讀框架，無法編碼蛋白質(zhì)[8]。MALAT1轉(zhuǎn)錄后，主要由內(nèi)源性RNA酶RNase P和RNase Z進(jìn)行修飾[9]。修飾后的轉(zhuǎn)錄本MALAT1的3’末端缺乏多聚A尾，卻能形成獨(dú)特的三螺旋結(jié)構(gòu)，可使其免受核酸外切酶的剪切，具有保護(hù)MALAT1完整性的作用[10]。MALAT1除了在腫瘤細(xì)胞中異常表達(dá)外，在正常組織中也廣泛表達(dá)，屬于高度保守的ncRNA[4]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1不僅在肺癌中表達(dá)[11]，在腎細(xì)胞癌[12]、肝細(xì)胞癌[13]、宮頸癌[14]、骨肉瘤[15]、結(jié)直腸癌[16]、上皮性卵巢癌[17]等腫瘤中均有表達(dá)。MALAT1通過競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA調(diào)控、調(diào)節(jié)表觀遺傳基因表達(dá)、調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄形成RNA蛋白復(fù)合物等方式，直接或間接與蛋白質(zhì)、RNA、DNA等分子相互作用，進(jìn)而參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移、侵襲、血管生成[18-21]。而在上述功能的調(diào)控中，MALAT1的3’末端片段發(fā)揮重要作用[22]。

2 MALAT1與腫瘤血管生成

腫瘤的發(fā)生發(fā)展由多種因素參與，過程極其復(fù)雜，其中包括腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、遷移、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及血管生成，而血管生成在腫瘤的生長(zhǎng)及發(fā)展過程中具有重要作用[23-25]。研究[26-27]表明，腫瘤組織在沒有血管生成的情況下，腫瘤直徑不會(huì)超過2 mm。腫瘤血管生成是指血管內(nèi)皮細(xì)胞在已分化的血管中，在相關(guān)血管生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的作用下，通過降解血管外基質(zhì)和基底膜，內(nèi)皮細(xì)胞增殖遷移重新形成血管網(wǎng)的過程[23]。

2.1 MALAT1與甲狀腺癌血管生成在甲狀腺癌中，MALAT1可通過調(diào)節(jié)甲狀腺癌腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages, TAMs)分泌成纖維細(xì)胞因子2(fibroblast growth factor 2, FGF2)，抑制炎癥因子的釋放、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和誘導(dǎo)血管形成[28]。FGF2作為早期發(fā)現(xiàn)的非依賴性血管生長(zhǎng)因子，可通過與內(nèi)皮細(xì)胞表面受體(酪氨酸激酶受體、整合素)相互作用發(fā)揮促血管生成活性[29-30]。

2.2 MALAT1與肝細(xì)胞癌血管生成在肝細(xì)胞癌的抗血管生成治療中，血管抑制劑可使含有MALAT1的外泌體進(jìn)入腫瘤微環(huán)境，從而使MALAT1直接激活肝細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2，導(dǎo)致肝細(xì)胞侵襲和遷移能力增強(qiáng)[31]。此外，在肝細(xì)胞癌中MALAT1和VEGF-A均呈高表達(dá)狀態(tài)，兩者相互作用，可顯著促進(jìn)腫瘤血管生成[6]。

2.3 MALAT1與神經(jīng)母細(xì)胞瘤血管生成神經(jīng)母細(xì)胞瘤作為兒童早期最常見的實(shí)體腫瘤，主要特征是缺氧和廣泛的腫瘤血管生成。在缺氧條件下，人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中MALAT1表達(dá)顯著上升，并且誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、侵襲和血管形成；與此同時(shí)，MALAT1也可通過刺激FGF2表達(dá)增加，從而促進(jìn)腫瘤血管生成[32]。

2.4 MALAT1與結(jié)直腸癌血管生成在結(jié)直腸癌組織中，Yes相關(guān)蛋白1(Yes-associated protein 1，YAP1)可誘導(dǎo)MALAT1吸附miR-126-5p以促進(jìn)VEGF-A等相關(guān)分子的表達(dá)，通過YAP1-MALAT1-miR-126-5p通路調(diào)控結(jié)直腸癌血管生成和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，為大腸癌的治療提供了新的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)[33]。

2.5 MALAT1與骨肉瘤血管生成骨肉瘤作為起源于骨的最常見惡性腫瘤，好發(fā)于青少年時(shí)期，預(yù)后較差。在骨肉瘤中，MALAT1可誘導(dǎo)血管生成因子(包括VEGF-A和FGF2)的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮促血管生成作用[15]。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，MALAT1可通過與miR-150-5p結(jié)合促使VEGF-A表達(dá)上升，從而誘導(dǎo)骨肉瘤血管生成[34]。因此，MALAT1被認(rèn)為是預(yù)防骨肉瘤進(jìn)展新的治療靶點(diǎn)。

2.6 MALAT1與乳腺癌血管生成在乳腺癌患者血清中MALAT1呈高表達(dá)狀態(tài)，被作為早期乳腺癌篩查的潛在指標(biāo)，和影響患者預(yù)后的獨(dú)立因素[35]。Huang等[7]發(fā)現(xiàn)乳腺癌中MALAT1高表達(dá)與腫瘤血管生成關(guān)系密切，敲除乳腺癌細(xì)胞中MALAT1后可顯著抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和管狀結(jié)構(gòu)形成，這一機(jī)制可能與MALAT1和miR-145相互作用降低了血管生長(zhǎng)因子的表達(dá)有關(guān)。

3 MALAT1參與腫瘤血管生成的可能機(jī)制

MALAT1的功能發(fā)揮主要取決于其自身基因序列中兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域，指導(dǎo)其定位于核小斑。作為儲(chǔ)存、加工mRNA前體剪切因子的重要場(chǎng)所，核小斑在MALAT1前體加工中起到重要作用[36]。成熟MALAT1轉(zhuǎn)錄本3’末端的三螺旋結(jié)構(gòu)可促進(jìn)mRNA翻譯等相關(guān)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)為MALAT1后續(xù)功能研究奠定基礎(chǔ)。

3.1 MALAT1發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA作用微小RNA(microRNA，miRNA)是一類內(nèi)源性、保守長(zhǎng)度為20～24個(gè)核苷酸的非編碼小RNA分子。MALAT1作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA可與miRNA相互作用，發(fā)揮“miRNA海綿”的功能，通過互補(bǔ)配對(duì)，起到抑制miRNA表達(dá)及其對(duì)靶基因的負(fù)向調(diào)控作用[37]。研究[38]發(fā)現(xiàn)，MALAT1可抑制miR-92a的表達(dá)，抵消miR-92a對(duì)血管內(nèi)皮中Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子2表達(dá)的抑制作用，從而誘導(dǎo)血管生成。Sun等[39]發(fā)現(xiàn)，抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞中MALAT1的表達(dá)，可抑制內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，其機(jī)制與MALAT1和miR-320a相互作用有關(guān)。

研究[40]發(fā)現(xiàn)，在缺氧復(fù)氧誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷實(shí)驗(yàn)中，MALAT1也可通過與miR-320a相互作用調(diào)節(jié)血管生成。在肝細(xì)胞癌中MALAT1可與miR-140相互作用，共同參與血管生成的調(diào)節(jié)作用[6]。在乳腺癌中MALAT1與miR-145相互作用，通過調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤血管生成的調(diào)控作用[7]。

3.2 MALAT1與DNA甲基化DNA甲基化是一種表觀遺傳修飾，也是一種基因表達(dá)調(diào)控方式，在甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，將甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶-鳥嘌呤雙核苷酸(CpG)中的胞嘧啶5號(hào)碳位上，通過改變局部染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)影響基因的表達(dá)[41]。表觀遺傳修飾是指在遺傳表現(xiàn)和基因表達(dá)發(fā)生可遺傳的改變，而DNA序列不發(fā)生改變，主要包括DNA甲基化修飾、組蛋白修飾、ncRNA等修飾形式[42]。

MALAT1作為首個(gè)報(bào)道的lncRNA，既可參與基因剪切也可參與表觀遺傳[43]。研究[44]發(fā)現(xiàn)，lncRNA可以通過與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1結(jié)合的模式，參與DNA甲基化，且這種作用機(jī)制在其他基因中也普遍存在。在基因組中，CpG密集的區(qū)域稱為CpG島。一般情況下，腫瘤組織中抑癌基因CpG島是高甲基化的，臨近基因無法正常表達(dá)；相反，癌基因CpG島是低甲基化的，促使癌基因表達(dá)，兩者均可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。研究[45]發(fā)現(xiàn)，MALAT1在乳腺癌組織中表達(dá)較癌旁正常組織高，而MALAT1甲基化水平較癌旁正常組織低，結(jié)果提示MALAT1基因啟動(dòng)子DNA甲基化是導(dǎo)致MALAT1表達(dá)下調(diào)的重要機(jī)制，并對(duì)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展起到抑制作用。

4 總結(jié)與展望

MALAT1在甲狀腺癌、肝細(xì)胞癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤等多種腫瘤組織中表達(dá)，參與腫瘤血管生成等生物學(xué)行為的調(diào)節(jié)。目前關(guān)于MALAT1參與調(diào)節(jié)腫瘤血管生成的研究相對(duì)較少，參與腫瘤血管生成調(diào)節(jié)的機(jī)制主要有2種，一是發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA作用，二是通過DNA甲基化對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。雖然關(guān)于MALAT1作用機(jī)制的研究報(bào)道較多，但MALAT1在腫瘤血管生成中具體的調(diào)節(jié)機(jī)制、作用靶點(diǎn)仍不十分明確。MALAT1介導(dǎo)的DNA甲基化能否應(yīng)用到腫瘤的防治和新藥開發(fā)中、不同腫瘤中作用機(jī)制是否可以通用等問題還有待進(jìn)一步驗(yàn)證?？傊?，MALAT1在不同腫瘤中發(fā)揮的作用是多樣的，這也為臨床以MALAT1為靶點(diǎn)抗腫瘤血管生成治療帶來了新的挑戰(zhàn)。今后隨著MALAT1參與調(diào)節(jié)腫瘤血管生成機(jī)制的進(jìn)一步闡明，也將為腫瘤患者的靶向治療帶來新的希望。