長鏈非編碼RNA 在宮頸癌中的作用

李琦，趙衛(wèi)紅

宮頸癌是中低收入國家中第2 位常見的惡性腫瘤，其死亡率也明顯高于發(fā)達(dá)國家[1]。高危型人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）的持續(xù)感染與宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，但多數(shù)情況下，HPV 會(huì)被感染者的免疫系統(tǒng)清除，只有1%的感染者會(huì)進(jìn)展為宮頸癌。影響宮頸癌發(fā)生、發(fā)展的因素可能還有生物、遺傳和環(huán)境等[2]。其中，遺傳因素包括宿主基因改變和表觀遺傳修飾等。已知HPV E6 和E7 是導(dǎo)致宮頸癌發(fā)生、發(fā)展和維持的重要驅(qū)動(dòng)因素，不僅存在大量細(xì)胞蛋白的相互作用靶點(diǎn)，如細(xì)胞腫瘤抑制蛋白p53 和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，pRb），而且還能以RNA 為靶點(diǎn)[3]，重新編碼宿主細(xì)胞。近年研究顯示，HPV E6 和E7 可以通過觸發(fā)一些長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的表達(dá)失調(diào)引發(fā)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展[4]。因此，lncRNA 表達(dá)失調(diào)在HPV 感染導(dǎo)致宮頸癌的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，有望成為新的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

1 lncRNA 的結(jié)構(gòu)與功能

lncRNA 是一類非編碼RNA，長度超過200 個(gè)核苷酸，不編碼任何蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄本，被認(rèn)為是必不可少的表觀遺傳調(diào)控因子之一，在細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡等過程中發(fā)揮重要作用。許多l(xiāng)ncRNA 被認(rèn)為是多種生物功能和細(xì)胞環(huán)境中基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)劑，在細(xì)胞核內(nèi)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄后修飾。lncRNA 的主要作用機(jī)制包括：基因表達(dá)的表觀遺傳調(diào)節(jié)，控制相關(guān)基因的表達(dá)；細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)lncRNA 與蛋白質(zhì)結(jié)合的能力使它們能夠作為支架將單個(gè)蛋白質(zhì)組裝成功能復(fù)合物；lncRNA 的海綿作用通過與微小RNA（microRNA，miRNA）結(jié)合進(jìn)而影響其靶基因的表達(dá)；細(xì)胞質(zhì)lncRNA 可直接或間接結(jié)合mRNA，從而調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性和翻譯。

目前已知競爭性內(nèi)源 RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）可以通過miRNA 反應(yīng)元件競爭性識(shí)別和結(jié)合miRNA，并使其失活，從而影響靶基因的mRNA 水平[5]。研究表明，lncRNA 作為ceRNA 在胃癌、肝癌和宮頸癌等惡性腫瘤中發(fā)揮著重要作用[6]。ceRNA 機(jī)制是lncRNA 最常見的調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)編碼基因表達(dá)的方式[7]。lncRNA 作為miRNA 的一種分子海綿，影響著基因表達(dá)、細(xì)胞分化、癌細(xì)胞的增生、侵襲性及其轉(zhuǎn)移能力。

2 lncRNA 參與宮頸癌發(fā)生機(jī)制

近年研究發(fā)現(xiàn)越來越多的lncRNA 與宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，根據(jù)其下游調(diào)控的目的基因不同，lncRNA 可以在宮頸癌中發(fā)揮促進(jìn)或抑制腫瘤發(fā)生、發(fā)展的作用，從而被分別稱為致癌性lncRNA 和抑癌性lncRNA[8]。

2.1 致癌性lncRNA

2.1.1 HOX 轉(zhuǎn)錄反義RNA（HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）HOTAIR 是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)的反式調(diào)節(jié)lncRNA，通過位于染色體12q13.13 的同源盒基因C（HOXC）簇中HOXC11 和HOXC12 之間的基因間區(qū)域的反義鏈進(jìn)行編碼，由6 個(gè)外顯子組成[9]。HOTAIR 可以與5'端的多梳抑制復(fù)合物2（polycomb repressive complex 2，PRC2）和3'端的賴氨酸特異性組蛋白去甲基化酶1（lysine-specific demethylase 1，LSD1）連接形成HOTAIR-PRC2-LSD1 復(fù)合物，該復(fù)合物可以使DNA 甲基化異常進(jìn)而導(dǎo)致靶基因沉默和抑制其轉(zhuǎn)錄[10]。HOTAIR 還可以在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因表達(dá)[11]。

HOTAIR 在宮頸癌患者中的表達(dá)水平較高，可通過對miR-143-3p、miR-214-3p 和miR-203 等miRNA 的海綿作用在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡、細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移和血管生成中發(fā)揮重要作用。研究表明，HOTAIR 在宮頸癌中過表達(dá)，通過與miR-143-3p 結(jié)合增加靶基因B 細(xì)胞淋巴瘤2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）的表達(dá)，促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞生長[12]。最新研究發(fā)現(xiàn)，HOTAIR 也可以通過與miR-214-3p 結(jié)合作為ceRNA 促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制HPV16 陽性宮頸癌的凋亡[13]。此外，HOTAIR 在宮頸癌干細(xì)胞中顯著過表達(dá)，其表達(dá)與miR-203 水平呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)可調(diào)節(jié)干細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)[14]。研究表明，HOTAIR 與宮頸癌直接相關(guān)，涉及宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)和耐藥機(jī)制[15]。宮頸癌患者中，HOTAIR 水平升高與不良預(yù)后顯著相關(guān)[16]。提示HOTAIR 將來可能成為宮頸癌新的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

2.1.2 結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（colon cancer associated transcript-1，CCAT1）CCAT1含有2 628個(gè)核苷酸，是與宮頸癌相關(guān)的關(guān)鍵致癌lncRNA，位于8 號(hào)染色體（8q24.2）。CCAT1 在多種癌癥中持續(xù)升高，并在增殖、侵襲、遷移、耐藥和存活等多種生物學(xué)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。與鄰近的正常宮頸組織相比，CCAT1 在宮頸癌組織中的實(shí)際表達(dá)水平增加。如Shen 等[17]研究表明，CCAT1 在宮頸癌中過表達(dá)，通過miR-181a-5p 上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶14（matrix metalloproteases 14，MMP14）和肝素結(jié)合性表皮生長因子（heparin-binding epidermal growth factor，HBEGF）的表達(dá)，促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖和侵襲。有研究發(fā)現(xiàn)CCAT1 可以通過上調(diào)Runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（runt-related transcription factor 2，RUNX2）促 進(jìn)HeLa 和SiHa 細(xì)胞的增殖、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、遷移和侵襲發(fā)揮抗腫瘤作用[18]。另有研究表明CCAT1 表達(dá)與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（The International Federation of Gynecology and Obstetrics，F(xiàn)IGO）分期有關(guān)。如叉頭框蛋白p3（fork head box p3，F(xiàn)OXP3）與宮頸癌的腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和FIGO分期顯著相關(guān)，而CCAT1 可以通過抑制miR-185-3p 調(diào)節(jié)FOXP3[19]。

2.1.3 漿細(xì)胞瘤變異易位1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）PVT1 是含有1 716 個(gè)核苷酸的lncRNA，位于8 號(hào)染色體（8q24.21），包含大量與癌癥相關(guān)的危險(xiǎn)等位基因。目前已知PVT1 在宮頸癌中的表達(dá)水平升高，并且一般作為ceRNA 促進(jìn)宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展，這提示其可以作為診斷宮頸癌的生物標(biāo)志物[20]。

除上述lncRNA 外，還有許多新的lncRNA 在宮頸癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào)，如lncRNA LINC00514可結(jié)合并抑制miR-708-5p，從而上調(diào)其靶基因HOXB3的表達(dá)水平，促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲[21]。尿路上皮癌相關(guān)1（urothelialcarcinomaassociated1，UCA1）作為miR-299-3p 的miRNA 海綿抑制宮頸癌細(xì)胞中miR-299-3p 的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲[22]。在宮頸癌中，缺氧誘導(dǎo)的蛋白5 反義轉(zhuǎn)錄本1（OPA interacting protein 5 antisense RNA 1，OIP5-AS1）通過抑制miR-124-5p和促進(jìn)異檸檬酸脫氫酶2（isocritrate dehydrogenase 2，IDH2）的表達(dá)，調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxiainducible factor-1α，HIF-1α）促進(jìn)瓦爾堡效應(yīng)（Warburgeffect）[23]。另有研究證明，lncRNA AL592284.1[24]和lncRNA SPINT1-AS1[25]在宮頸癌中通常充當(dāng)分子海綿并使miRNA 失活，從而發(fā)揮致癌作用。

2.2 抑癌性lncRNA

2.2.1 母系表達(dá)基因3（maternally expressed genes 3，MEG3）MEG3 是含有1 600 個(gè)核苷酸的lncRNA，位于14 號(hào)染色體（14q32.3），是一種常見的lncRNA，在宮頸癌中表達(dá)水平下調(diào)。研究表明，MEG3 的過表達(dá)或miR-7-5p 抑制可以誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress）介導(dǎo)的宮頸癌細(xì)胞凋亡機(jī)制。MEG3作為miR-7-5p 的ceRNA，通過下調(diào)miR-7-5p 的表達(dá)水平靶向調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞移植1（stem cell transplantation 1，SCT 1）基因表達(dá)，從而加速內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激觸發(fā)的宮頸癌細(xì)胞凋亡過程[26]。Zhang 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，MEG3 可以與宮頸癌細(xì)胞中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）結(jié)合，使STAT3 泛素化和降解，從而抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡和增殖[28]。

2.2.2 生長阻滯特異性轉(zhuǎn)錄因子5（growth arrestspecial transcript 5，GAS5）GAS5 是含有651 個(gè)核苷酸的lncRNA，位于1 號(hào)染色體（1q25）。GAS5 會(huì)抑制宮頸癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移以及細(xì)胞周期進(jìn)展，同時(shí)誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞凋亡。研究表明，宮頸癌中GAS5 表達(dá)降低，甲基化狀態(tài)升高，GAS5 的異常甲基化導(dǎo)致宮頸癌細(xì)胞中GAS5 的低表達(dá)，從而促進(jìn)宮頸癌進(jìn)展[29]。GAS5 在宮頸癌細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，這可能與宮頸癌的FIGO 分期晚、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、淋巴轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后顯著相關(guān)[30]?？梢?，GAS5 可用來預(yù)測宮頸癌及其預(yù)后。

2.2.3 人類白細(xì)胞抗原復(fù)合體11（HLA complex group 11，HCG11）HCG11 位于6 號(hào)染色體（6p22.2），在膠質(zhì)瘤、非小細(xì)胞肺癌、喉癌、前列腺癌和宮頸癌中表達(dá)下調(diào)，在肝癌、胃癌、乳腺癌和卵巢癌中高表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，HCG11 對宮頸癌細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移發(fā)揮重要作用，其未來可能會(huì)成為宮頸癌的生物標(biāo)志物。另有研究表明，在宮頸癌中HCG11 下調(diào)并與miR-942-5p 結(jié)合，增加后者的靶基因生長因子非依賴性轉(zhuǎn)錄抑制因子1（growth factor-independent transcription repressor 1，GFI1）的表達(dá)并抑制細(xì)胞增殖和侵襲[31]。

3 lncRNA 調(diào)控信號(hào)通路在宮頸癌中的作用機(jī)制

3.1 Wnt/β-catenin 依賴性途徑Wnt/β-catenin信號(hào)通路也稱為經(jīng)典途徑，其在宮頸癌的進(jìn)展過程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，DNA 異常甲基化會(huì)導(dǎo)致Wnt/β-catenin 通路負(fù)調(diào)節(jié)因子功能喪失[32]。如HOTAIR 通過參與易位甲基胞嘧啶雙加氧酶1（translocation methylcytosine dioxygenase 1，TET1）下調(diào)，導(dǎo)致原鈣黏蛋白10（protocadherin-10，PCDH10）、性別決定區(qū)Y 的盒內(nèi)基因17（SRY-box containing gene17，SOX17）、黏合連接相關(guān)蛋白1（adherens junction associated protein 1，AJAP1）和膜相關(guān)鳥苷酸激酶轉(zhuǎn)化蛋白2（membrane-associated guanylate kinase inverted 2，MAGI2）基因甲基化模式增加和表達(dá)降低，促進(jìn)Wnt/β-catenin 信號(hào)級(jí)聯(lián)的活性[10]。在HPV16陽性的宮頸癌患者中，HOTAIR/miR-214-3p/Wnt/βcatenin 信號(hào)通路可能發(fā)揮重要調(diào)控作用[12]。另有研究表明，在宮頸癌中小核仁RNA 宿主基因16（small nucleolar RNA host gene 16，SNHG16）與miR-128 結(jié)合使得miR-128 表達(dá)水平上調(diào)，直接靶向上調(diào)G1 到S 期的轉(zhuǎn)換1 基因（G1 to S phase transition 1，GSPT1）和Wnt3a 的表達(dá)水平，并使宮頸癌細(xì)胞中的Wnt/βcatenin 通路失活，從而提高癌細(xì)胞的遷移和侵襲的能力[33]。

3.2 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路MAPK 通路包含不同的激酶蛋白，包括c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinases，JNK）、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）和p38/應(yīng)激活化蛋白激酶（stress-activated protein kinases，SAPK）。這些激酶蛋白將細(xì)胞外信號(hào)傳遞到細(xì)胞核[34]，其在宮頸癌中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究表明，lncRNA LINC00997通過增加CUL2 表達(dá)激活MAPK 信號(hào)，從而促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的惡性表型；lncRNA LINC00997/miR-574-3p/CUL2 軸通過激活MAPK 信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和自噬[35]。lncRNA LIPE-AS1 也可以通過miR-195-5p/MAPK 信號(hào)通路，有效促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲[36]。

3.3 磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）通路PI3K/AKT 信號(hào)通路在抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程中發(fā)揮著重要作用[37]。如lncRNA LINC01305 可以通過靶向?qū)m頸癌細(xì)胞中的肌腱蛋白XB（tenascin-XB，TNXB）來抑制PI3K/AKT信號(hào)通路，進(jìn)而抑制宮頸癌細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、侵襲和遷移[38]。另有研究表明，INK4 位點(diǎn)反義非編碼RNA（antisense non-coding RNA in the INK4 locus，ANRIL）敲低可以抑制PI3K/AKT 信號(hào)通路，ANRIL可以通過異常激活PI3K/AKT 信號(hào)通路來促進(jìn)宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展[39]。

3.4 Notch 信號(hào)通路Notch 信號(hào)通路是通過特定配體與Notch 受體結(jié)合觸發(fā)一系列的蛋白裂解事件，將Notch 胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（Notch intracellular domain，NICD）釋放到細(xì)胞核中，激活其靶基因的轉(zhuǎn)錄[40-41]。值得注意的是，Notch 信號(hào)通路在許多癌細(xì)胞中異常表達(dá)，有致癌或抑癌作用。在宮頸癌中發(fā)現(xiàn)lncRNA還可以作為ceRNA 間接調(diào)節(jié)Notch 信號(hào)。lncRNA DARS-AS1 是一種ceRNA，在宮頸癌細(xì)胞中DARSAS1 上調(diào)，通過結(jié)合miR-628-5p 來提高JAG1 水平，以激活Notch 信號(hào)通路促進(jìn)宮頸癌發(fā)生[42]。此外，許多l(xiāng)ncRNA 也被證明受Notch 信號(hào)通路的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞白血病缺失基因2（deleted in lymphocytic leukemia 2，DLEU2）在宮頸癌中顯著上調(diào)，其加快了細(xì)胞周期的進(jìn)程并通過抑制p53 表達(dá)來抑制Notch 信號(hào)通路，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖[43]。HOXA 簇反義RNA2（HOXA cluster antisense RNA 2，HOXA-AS2）也可以通過調(diào)節(jié)Notch 信號(hào)通路促進(jìn)宮頸癌進(jìn)展[44]。

4 結(jié)語

lncRNA 與宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，且可能通過調(diào)控腫瘤發(fā)生的一些關(guān)鍵信號(hào)通路來實(shí)現(xiàn)其功能。對lncRNA 的研究為評估宮頸癌的預(yù)后和轉(zhuǎn)移的生物標(biāo)志物創(chuàng)造了新的可能性。然而，目前有關(guān)lncRNA 與宮頸癌的研究仍處于起步階段，雖然在細(xì)胞水平上有許多l(xiāng)ncRNA 相關(guān)機(jī)制的研究，但是還應(yīng)進(jìn)行臨床研究來確定這些新的lncRNA 是否可以作為宮頸癌診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物。未來應(yīng)對lncRNA是否可以通過結(jié)合miRNA 以及信號(hào)通路參與更多的宮頸癌發(fā)生發(fā)展過程進(jìn)行更深入的研究，包括擴(kuò)大樣本量開展臨床研究以及開展系統(tǒng)深入的機(jī)制研究等，以期為宮頸癌診斷和治療提供新的思路。