LncRNA FOXD3-AS1 在惡性腫瘤中的表達、功能及作用機制

陶碧君，劉建德，王玉洲

（1.廣東醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院，廣東 湛江 524000；2.暨南大學附屬廣州紅十字會醫(yī)院內分泌科，廣東 廣州 510000；3.廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院腫瘤科，廣東 湛江 524000）

惡性腫瘤（malignant tumor）是全球第2 大死亡原因，其發(fā)病率和死亡率呈現(xiàn)著逐年上升的趨勢，加強惡性腫瘤的預防和控制的任務迫在眉睫[1]。靶向治療是治療惡性腫瘤的方法之一，是指在細胞分子水平上，針對已經明確的致病位點的一種治療方式[2，3]。該位點可以是腫瘤細胞內部的一個蛋白分子，也可以是一個基因片段。尋找生物標志物[4]可以為疾病的治療帶來新的方向。近年來，關于LncRNA FOXD3-AS1 的研究證實了其在多種疾病中的表達存在異常[5]，包括惡性腫瘤、腦及心肌缺血/再灌注損傷、高氧/活性氧（ROS）誘導的肺損傷、變應性鼻炎[6]等，并且通過不同的作用機制促進或抑制疾病的發(fā)生、發(fā)展。因此，LncRNA FOXD3-AS1 可以為疾病的治療提供新的特異性靶點，同時可作為生物標志物來預測疾病的預后。在此，本文就LncRNA FOXD3-AS1 在惡性腫瘤中的表達、功能及其作用機制作一簡要綜述，進而為指導疾病的治療提供依據(jù)。

1 LncRNA FOXD3-AS1 的簡介

LncRNA FOXD3-AS1 由4 個外顯子組成，位于FOXD3 啟動子上游染色體1p31.3 處，為蛋白質編碼基因FOXD3 的反義轉錄物。此外，chip-seq 數(shù)據(jù)顯示FOXD3-AS1 位于FOXD3 上游啟動子區(qū)域，可能與FOXD3 mRNA 發(fā)生作用，稱為啟動子上游的轉錄物[7]。FOXD3-AS1 廣泛存在于哺乳動物中，在不同的疾病中其表達或高或低。研究證實，在惡性黑色素瘤、乳腺癌、結直腸癌、肝細胞癌、宮頸癌、惡性神經膠質瘤、甲狀腺癌等惡性腫瘤中，F(xiàn)OXD3-AS1的表達明顯上調，并起著促進疾病發(fā)生發(fā)展的作用，是預后不良的生物標志物。與此不同的是，在神經母細胞瘤中，F(xiàn)OXD3-AS1 的表達較低，卻起著與前述疾病相似的促進疾病發(fā)生發(fā)展的作用，是預后良好的生物標志物。在非小細胞肺癌（NSCLC）中的研究仍存在爭議。Ji T 等[8]的研究顯示FOXD3-AS1 為低表達；而在Zeng ZL 等[9]的研究顯示FOXD3-AS1 在NSCLC 組織和細胞中的表達明顯上調，但兩者均起著促進NSCLC 發(fā)展的作用，其機制有待進一步的研究。除了惡性腫瘤，F(xiàn)OXD3-AS1 在其他疾病中也發(fā)揮著作用。例如Zheng J 等[10]在探討FOXD3-AS1 對缺氧誘導的AC16 心肌損傷的影響及其相關分子機制時得出，低氧暴露導致AC16 細胞中FOXD3-AS1的上調和miR-150-5p 的下調，敲低FOXD3-AS1減弱了AC16 細胞中缺氧誘導的細胞存活率降低的結果。上述研究可知，F(xiàn)OXD3-AS1 是很多疾病的一種潛在生物標志物，能為治療提供新的靶點。

2 LncRNA FOXD3-AS1 的作用機制

研究證明，F(xiàn)OXD3-AS1 在疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著至關重要的作用，但其具體的作用機制尚不明確。FOXD3-AS1 可能通過多種不同的機制調控疾病：作為內源競爭RNA（competingendogenous RNAs，ceRNA）參與基因表達的調控、調控PARP1和CTCF、調節(jié)FOXD3 mRNA 及蛋白質水平[11]、調節(jié)信號通路等。

2.1 作為ceRNA 參與基因表達的調控 已知miRNA可以通過結合mRNA 導致基因沉默，而ceRNA 可以通過競爭性地結合miRNA 來調節(jié)基因表達。多項研究證明FOXD3-AS1 可作為ceRNA 參與基因表達的調控，進而影響疾病的發(fā)展[12，13]。Chen X 等[14]研究發(fā)現(xiàn)LncRNA FOXD3-AS1 可充當miR-325 的海綿體，通過調節(jié)miR-325/MAP3K2 軸促進皮膚惡性黑色素瘤的增殖、侵襲和遷移。而Wan N 等[15]在探索黑色素瘤的機理中證明，miR-127-3p 可以與FOXD3-AS1 結合，并且在黑素瘤中它的表達受到FOXD3-AS1 的負調控。此外，miR-127-3p 的過表達抑制了黑色素瘤的進展。Wu Q 等[16]通過實驗證明了FOXD3-AS1 通過競爭miR-135a-5p 作為競爭性內源RNA 來上調SIRT1 從而促進結腸腺癌細胞的增殖和遷移。Chen Y 等[17]研究表明，miR-296 -5p 是 lncRNA FOXD3-AS1 的靶標，而FOXD3-AS1 的過表達通過下調miR-296-5p 來發(fā)揮促進甲狀腺癌的作用。Ma WG 等[18]在宮頸癌的研究中發(fā)現(xiàn)FOXD3-AS1 通過直接結合miR-296-5p充當內源性海綿，從而抑制了miR-296-5p 而發(fā)揮促癌作用。可見，F(xiàn)OXD3-AS1 可通過充當多種miRNA 的海綿體來發(fā)揮其調控基因表達的作用，進而影響惡性腫瘤的發(fā)展。

2.2 調控PARP1 和CTCF 作為PARP 家族的主要成員，PARP1 能夠催化PAR 部分共價結合在來自供體煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）分子的靶核蛋白上，并在調節(jié)DNA 修復，基因組完整性和基因轉錄中起關鍵作用[19]。PARP1 被激活并促進了DNA 堿基損傷和單鏈斷裂修復[20]。PARP1 的高水平和活性與癌癥進展相關。在Zhao X 等[21]對神經母細胞瘤的研究中顯示FOXD3-AS1 的表達降低，并通過敲低FOXD3-AS1 促進了神經母細胞瘤細胞中PARP1 和CTCF 之間的直接物理相互作用，導致其下游的抑癌基因表達下降而促進神經母細胞瘤的發(fā)展。

2.3 調節(jié)FOXD3 mRNA 及蛋白質水平 FOXD3-AS1 位于FOXD3 上游啟動子區(qū)域，F(xiàn)OXD3-AS1 可與在基因序列中與其位置相近的FOXD3 發(fā)生作用。陳振華在對FOXD3-AS1 在腦膠質瘤中的表達及功能研究中發(fā)現(xiàn)[22]，F(xiàn)OXD3-AS1 與FOXD3 在膠質瘤組織中的表達呈正相關，在膠質瘤細胞中抑制FOXD3-AS1 可以降低FOXD3 的表達水平從而抑制膠質瘤的進展。

2.4 調節(jié)信號通路 研究發(fā)現(xiàn)[17]，甲狀腺癌中FOXD3-AS1 通過激活TGF-β1/Smads 信號通路進而減少TNF-α 的表達來促進甲狀腺癌的惡性腫瘤生物學行為。此外，在肝細胞癌中[23]，F(xiàn)OXD3-AS1 可充當miR-335 的海綿，而RICTOR 是miR-335 的直接靶基因。FOXD3-AS1 可通過使miR-335 海綿化而提高RICTOR 的水平，從而通過激活AKT 信號通路促進肝癌細胞的生長、增值與遷移。

3 LncRNA FOXD3-AS1 的表達及其與癌癥的關系

3.1 乳腺癌 乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，2018 年全球新發(fā)210 萬例，其發(fā)病率和死亡率均位于女性癌癥之首。但在我國，乳腺癌為女性癌癥發(fā)病第1 位，死亡第5 位[24]，已經成為婦女健康的最大威脅。因此尋求有效的生物標志物對于乳腺癌的防治是十分必要的。Guan Y 等[25]證明了與正常組織相比，LncRNA FOXD3-AS1 在乳腺癌細胞系（BT549，MDA-MB-231）中具有顯著高表達，沉默F(xiàn)OXD3-AS1 后會抑制乳腺癌細胞增殖、遷移和侵襲能力。這說明FOXD3-AS1 可能是乳腺癌的潛在生物標志物及治療乳腺癌的新靶點[26]。

3.2 NSCLC 肺癌是全球年齡標化發(fā)病率（ASIR）和年齡標化死亡率（ASMR）最高的惡性腫瘤[1]。肺癌早期可無明顯癥狀，即使是有癥狀的患者，也容易因其臨床表現(xiàn)的非特異性而與原來就存在的一些臨床表現(xiàn)相混淆，從而導致診斷的不及時。因此，需要對高危人群進行篩查及尋求特異性的生物標志物來協(xié)助肺癌的診斷與治療。Ji T 等[8]通過qRT-PCR 檢測FOXD3-AS1、miR-150 和SRC 激酶信號抑制劑1（SRCIN1）的mRNA 在NSCLC 組織中的表達，并分析了NSCLC 患者的病理特征與FOXD3-AS1 表達水平的關系。并以人NSCLC 細胞系H1299 和A549為細胞模型，采用CCK-8 和BrdU 測定法檢測癌細胞的增殖能力，并采用Transwell 測定法檢測細胞侵襲能力。得出了在NSCLC 組織中FOXD3-AS1 的低表達與陽性淋巴結轉移和相對較高的腫瘤分級密切相關的結論。相反地，Zeng ZL 等[9]通過實時定量PCR 測定FOXD3-AS1 的基因表達水平，通過體外功能實驗測定NSCLC 細胞的增殖和侵襲能力，結果顯示FOXD3-AS1 在肺癌組織中的表達明顯上調，F(xiàn)OXD3-AS1 的過表達促進了NSCLC 細胞的增殖和侵襲，而FOXD3-AS1 的敲低對NSCLC 細胞的惡性生物學行為產生了抑制作用。因此，F(xiàn)OXD3-AS1 可能是NSCLC 預后評估的潛在標志物。Zeng ZL 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，LncRNAFOXD3-AS1通過直接作用于miR-127-3p/MDM2 軸而增加了NSCLC 細胞對順鉑的耐藥性，這為NSCLC 的治療提供了新的觀點。

3.3 消化系統(tǒng)腫瘤 根據(jù)2015 年中國惡性腫瘤報告，我國最常見的癌癥依次為肺癌、胃癌、結直腸癌、肝癌、乳腺癌和食管癌，消化道癌癥較多見，這可能與文化、飲食模式、攝入食物營養(yǎng)素低及食品污染有關。張心武等[28]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XOD3-AS1 在進展期遠端胃癌組織中高表達（P=0.018），其高表達與進展期遠端胃癌患者原位癌（P=0.001）、臨床分期（P=0.004）、有無淋巴結轉移（P=0.006）和有無遠處轉移（P=0.016）相關，并且能夠縮短進展期遠端胃癌患者的生存期（P=0.032）。同樣地，Liu C 等[23]通過實時定量聚合酶鏈反應評估肝癌組織和細胞株中FOXD3-AS1 的表達，通過CCK-8、BrdU 細胞增殖測定，Transwell 侵襲實驗和劃痕實驗來檢測FOXD3-AS1對HCC 細胞（Huh6）的作用，結果顯示FOXD3-AS1在肝癌組織中的表達明顯高于癌旁組織，且FOXD3-AS1 水平高的HCC 患者預后較差。Wu Q等[16]通過同樣的方法發(fā)現(xiàn)了結腸腺癌組織和細胞中FOXD3-AS1 的高表達，且用Kaplan-Meier 分析證明了FOXD3-AS1 對結腸腺癌患者的預后價值。綜上所述，F(xiàn)OXD3-AS1 可能在消化系統(tǒng)腫瘤中發(fā)揮著癌基因效應。

3.4 甲狀腺癌 甲狀腺癌是甲狀腺最常見的惡性腫瘤，約占全身惡性腫瘤的1%。除未分化型甲狀腺癌，手術是其余各型的基本治療方法。對甲狀腺癌相關靶標的研究是甲狀腺癌診斷和新藥開發(fā)的基礎。Chen Y 等[17]通過qRT-PCR 檢測lncRNA FOXD3-AS1，發(fā)現(xiàn)其在甲狀腺癌細胞中表達上調，LncRNA FOXD3-AS1 敲低能有效抑制體外細胞增殖和侵襲。LncRNA FOXD3-AS1 有望成為甲狀腺癌診斷和新藥開發(fā)的有效指標。

3.5 宮頸癌 子宮頸癌是全球婦女中第3 大常見的惡性腫瘤。2018 年宮頸癌新發(fā)病例57 萬，死亡病例31.1 萬，居女性發(fā)病和死亡癌癥原因第4 位。Ma WG等[18]的研究小組首先報道了子宮頸癌組織和細胞系中FOXD3-AS1 的水平明顯升高。FOXD3-AS1 的明顯上調與淋巴管浸潤，遠處轉移以及國際婦產科聯(lián)盟（FIGO）的分期有關，也預示了患者的臨床效果較差。FOXD3-AS1 可能會成為子宮頸癌的新型標志物及治療靶點。

3.6 神經系統(tǒng)腫瘤 Chen ZH 等[29]通過對患者標本和臨床數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，得出了與低級神經膠質瘤（WHOⅠ～Ⅱ級）和正常腦組織相比，高級膠質瘤組織（WHO Ⅲ～Ⅳ級）中的FOXD3-AS1 明顯上調（均P＜0.01），且FOXD3-AS1 表達低的患者生存率更高。多因素回歸分析表明，F(xiàn)OXD3-AS1 表達增加是膠質瘤患者預后不良的重要獨立指標（P=0.034）。Zhao X 等[21]通過研究證實了FOXD3-AS1 在神經母細胞瘤組織和細胞系中下調，并且FOXD3-AS1 的異位表達誘導神經元分化并降低細胞在體內和體外的侵襲性。FOXD3-AS1 為神經母細胞瘤患者預后良好的獨立預后指標。

3.7 惡性黑色素瘤 黑色素瘤是一種由異常黑色素細胞過度增生引發(fā)的惡性腫瘤，預后多數(shù)較差。我國黑色瘤發(fā)病率相對較低，但增長較快。Wan N 等[15]通過RT-qPCR 檢測到黑色素瘤細胞中FOXD3-AS1的表達上調，通過功能喪失試驗驗證了FOXD3-AS1缺乏抑制細胞增殖和遷移，通過敲低FOXD3-AS1發(fā)現(xiàn)其可促進了腫瘤細胞的凋亡。

3.8 鼻咽癌 鼻咽癌的特點是地理分布獨特，在東亞和東南亞尤為普遍。過去10 年的流行病學趨勢表明，其發(fā)病率逐漸下降，死亡率大大降低。靶向治療為鼻咽癌的治療提供了新的機遇。Zhang E 等[30]的研究證實了在鼻咽癌細胞系中FOXD3-AS1 明顯上調，而miR-135a-5p 明顯下調，并通過雙熒光素酶報告基因分析證實了miR-135a-5 為FOXD3-AS1的靶基因。通過上調miR-135a-5p 的表達，抑制了鼻咽癌細胞的生長，增強細胞凋亡，促進Caspase3活性，增加裂解的Caspase3 并降低pro-Caspase3 水平。該研究顯示FOXD3-AS1 敲低通過改變miR-135a-5p 表達來調節(jié)鼻咽癌細胞的生長和凋亡，這表明FOXD3-AS1 可能是鼻咽癌診斷和治療的治療靶點。

4 總結

LncRNA FOXD3-AS1 在惡性腫瘤中呈現(xiàn)出異常表達，并對其發(fā)生發(fā)展發(fā)揮著至關重要的作用，與惡性腫瘤的增殖、遷移、侵襲等惡性生物學行為密切相關，及與腫瘤的早期診斷、治療、預后密切相關，這為尋找新型的生物標志物奠定基礎及為惡性腫瘤的靶向治療提供依據(jù)。目前的研究證實，在大多數(shù)的惡性腫瘤中，高表達的LncRNA FOXD3-AS1 預示著高度惡性和不良預后，運用靶向干擾RNA 技術，可以靶向抑制LncRNA FOXD3-AS1 的表達，有望抑制惡性腫瘤的進展。LncRNA FOXD3-AS1 可通過作為ceRNA 調控基因表達、調控PARP1 和CTCF、調節(jié)FOXD3 mRNA 及蛋白質水平、調節(jié)多種信號通路等機制發(fā)揮其作用，但具體作用機制尚不太明確，仍有待進一步研究。因此，LncRNA FOXD3-AS1可能為惡性腫瘤的診斷、治療及預后提供新方向、新思路。