長鏈非編碼RNA在肝細(xì)胞肝癌中的研究進(jìn)展

王麗萍, 周東杰, 金 鑫, 魯 軍,吳 挺, 胡序明, 崔恒宓

(1. 揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院, 江蘇 揚(yáng)州, 225001;2. 揚(yáng)州大學(xué)表觀遺傳學(xué)與基因組學(xué)研究所, 江蘇 揚(yáng)州, 225001)

肝細(xì)胞肝癌(HCC)是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，具有早期不易發(fā)現(xiàn)、易轉(zhuǎn)移、術(shù)后復(fù)發(fā)率高、致死率高等特點，對患者的健康與生命造成了嚴(yán)重的威脅。目前，誘發(fā)HCC的主要危險因素包括乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精性肝硬化、長期進(jìn)食黃曲霉素污染食品、肝臟遺傳性疾病等[1]。HCC的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，例如抑癌基因的失活、JNK1和Wnt信號通路相關(guān)癌基因的激活等均可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。目前，臨床醫(yī)師多根據(jù)不同分期方案如巴塞羅那臨床肝癌(BCLC)分期、腫瘤-淋巴結(jié)-轉(zhuǎn)移(TNM)分期、日本肝病學(xué)會(JSH)分期等對HCC進(jìn)行分期，并據(jù)此指導(dǎo)治療方案(包括外科手術(shù)切除、肝移植術(shù)、消融治療、導(dǎo)管動脈化療栓塞、系統(tǒng)抗腫瘤治療等)的選擇和預(yù)后的評估[2], 但HCC患者的預(yù)后通常很差。近年來，隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，曾經(jīng)被認(rèn)為是“無用序列”的長鏈非編碼RNA(LncRNA)得到醫(yī)學(xué)界人士的廣泛重視, LncRNA在多種腫瘤中的表達(dá)水平存在差異，包括HCC、乳腺癌、肺癌等[3]。作為重要的功能性調(diào)節(jié)分子, LncRNA參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生長與侵襲。本綜述基于現(xiàn)有文獻(xiàn)對LncRNA的功能及其在HCC發(fā)生發(fā)展中的作用進(jìn)行闡述，并分析LncRNA對HCC的診斷與治療潛力，旨在為HCC的基礎(chǔ)研究和臨床醫(yī)學(xué)研究提供參考依據(jù)。

1 LncRNA概述

目前，人類基因組中的基因大部分為非編碼基因，而能夠編碼蛋白的基因僅有2%[4]。非編碼RNA根據(jù)核苷酸長度可分為微小RNA(miRNA)、LncRNA和環(huán)狀RNA[5-6], 非編碼RNA中有80%是LncRNA。LncRNA是指長度超過200 nt, 開放閱讀編碼框小于100 nt的非編碼RNA。LncRNA的結(jié)構(gòu)與信使RNA(mRNA)比較相似，其內(nèi)部存在啟動子，并發(fā)生剪接、加帽、多聚腺苷酸化和編輯等，因此其表達(dá)具備時間特異性和空間特異性[7]。盡管在人類細(xì)胞中LncRNA較mRNA多樣化，但其表達(dá)水平較低。1990年, LncRNA H19最早在胎兒肝臟組織中被發(fā)現(xiàn)，其可通過降低胰島素樣生長因子2(IGF2)的表達(dá)來限制器官的生長[8]。隨后有研究[9]發(fā)現(xiàn), LncRNA XIST可介導(dǎo)X染色體失活。迄今為止，臨床已發(fā)現(xiàn)超過50 000個基因可轉(zhuǎn)錄LncRNA, 且該數(shù)量仍在快速增長[10], 此外LncRNA表達(dá)在不同的組織與腫瘤中存在差異。近年來，隨著全基因組測序、基因芯片技術(shù)的飛速發(fā)展，研究[11]發(fā)現(xiàn)LncRNA在人體內(nèi)起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，包括參與調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑、基因的轉(zhuǎn)錄控制、mRNA轉(zhuǎn)錄后加工、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能、參與細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等一系列生理過程。

2 LncRNA與HCC

LncRNA在HCC中表達(dá)異常，并通過不同的分子機(jī)制參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后等進(jìn)程，但目前大多數(shù)LncRNA在HCC中的作用途徑尚未闡明。LncRNA對HCC發(fā)展的不同作用是由其表達(dá)水平?jīng)Q定的，通常高表達(dá)的LncRNA能夠促進(jìn)HCC的發(fā)生和發(fā)展。YUAN S X等[12]研究顯示, LncRNA DANCR在HCC中高表達(dá)導(dǎo)致鈣黏蛋白相關(guān)蛋白(CTNNB1)水平升高，從而激活Wnt信號通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的形成，并增加肝臟轉(zhuǎn)移與肺轉(zhuǎn)移。此外，KLEC C等[13]發(fā)現(xiàn)LncRNA HULC的高表達(dá)能夠促進(jìn)HCC的生長、轉(zhuǎn)移和耐藥; 與高表達(dá)作用相反，在HCC中低表達(dá)的LncRNA發(fā)揮著與抑癌基因相似的作用，比如低表達(dá)的LncRNA LET通過與白細(xì)胞介素增強(qiáng)因子3(ILF3)/核因子90(NF90)競爭性結(jié)合，下調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1a(HIF-1a)和細(xì)胞分裂周期蛋白42(CDC42)表達(dá)，從而抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移[14]。

2.1 LncRNA在HCC中的作用

2.1.1 與DNA結(jié)合: 高通量研究發(fā)現(xiàn)，多種核LncRNA可與DNA結(jié)合而重塑染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和表觀遺傳修飾，兩者的相互作用位點可能位于某些基因的啟動子區(qū)或其他DNA調(diào)控序列(如增強(qiáng)子)中，從而調(diào)控基因表達(dá)。HCC形成過程中可觀察到異常的染色質(zhì)標(biāo)記, LncRNA與DNA形成雜合體可改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，引起DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)、zeste同源蛋白2增強(qiáng)子(EZH2)、組蛋白去乙酰化酶(HDACs)等表觀遺傳修飾因子的異常調(diào)控基因表達(dá)，或在空間上將啟動子和增強(qiáng)子結(jié)合在一起調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活動。眾所周知，多梳蛋白抑制復(fù)合物2(PRC2)是一種表觀遺傳抑制因子，在HCC發(fā)展過程中LncRNA PRC2通過蛋白H3第27位賴氨酸上三甲基化(H3K27me3)的方式誘導(dǎo)外顯性轉(zhuǎn)錄抑制[15]; LncRNA TRERNA1表達(dá)升高通過募集組蛋白賴氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶2(EHMT2)到鈣黏蛋白1(CDH1)啟動子區(qū)域二甲基化組蛋白3賴氨酸9(H3K9)而抑制CDH1的表達(dá)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與侵襲[16]。

2.1.2 改變miRNA的表達(dá)與活性: 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，不同RNA之間可相互結(jié)合而調(diào)節(jié)細(xì)胞功能。miRNA是另一類調(diào)節(jié)mRNA轉(zhuǎn)錄后表達(dá)的非編碼RNA，LncRNA與miRNA相互作用可抑制miRNA與其自身靶標(biāo)即miRNA海綿(也稱競爭性內(nèi)源性RNA, ceRNA)的結(jié)合, LncRNA可通過表觀遺傳機(jī)制調(diào)節(jié)miRNA轉(zhuǎn)錄。研究[17]表明, LncRNA HUL可通過上調(diào)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1(DNMT1), 誘導(dǎo)啟動子的高甲基化而降低微小RNA-9(miR-9)的表達(dá); LncRNA MALAT-1可以與微小RNA-143-3p(miR-143-3p)競爭性結(jié)合，影響抑癌基因ZEB1的表達(dá)，從而促進(jìn)HCC的發(fā)展[18]。SNHG6-003是具有致癌功能的LncRNA，其高表達(dá)與腫瘤進(jìn)展和預(yù)后密切相關(guān)。LncRNA SNHG6-003在HCC中表達(dá)異常上調(diào)，其可通過靶向結(jié)合微小RNA-26a/b(miR-26a/b)調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子β激活激酶1(TAK1)的表達(dá)，最終促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡及增強(qiáng)耐藥性等[19]。

2.1.3 調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性: LncRNA能夠與mRNA直接結(jié)合并調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性與定位。LncRNA ATB 可通過直接結(jié)合并穩(wěn)定白細(xì)胞介素-11(IL-11)mRNA并刺激自分泌的IL-11產(chǎn)生，這種結(jié)合建立了IL-11的自分泌誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)信號的前饋激活，促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[20]。相關(guān)研究[21]還發(fā)現(xiàn), LncRNA MALAT1可通過蛋白質(zhì)中間體間接與新生的pre-mRNAs相互作用，從而定位到活躍的染色質(zhì)位點，以調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性。

2.1.4 調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性與活性: LncRNA可調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)泛素化，并影響泛素蛋白酶體介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解。研究[22]發(fā)現(xiàn), LncRNA PVT1通過上調(diào)核仁蛋白2(NOP2)的表達(dá)，促進(jìn)肝癌的發(fā)生與發(fā)展，若敲減NOP2的表達(dá)，則抑制了LncRNA PVT1的促癌作用，此外LncRNA-PVT1高表達(dá)與HCC臨床預(yù)后差密切相關(guān)。LncRNA可與蛋白質(zhì)結(jié)合改變蛋白質(zhì)的定位或活性，并可影響蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成與分離而發(fā)揮各種生物學(xué)功能。多種HCC相關(guān)蛋白的亞細(xì)胞定位與LncRNA直接相關(guān)，如與HCC間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)共同培養(yǎng)的HCC-MSC可促進(jìn)上皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化(EMT)與肝臟腫瘤的發(fā)生。高表達(dá)的LncRNA-MUF(MSC上調(diào)因子)可競爭性結(jié)合微小RNA-34a(miR-34a)激活Wnt/β-catenin信號通路而促進(jìn)EMT。相反，在HCC細(xì)胞中敲降LncRNA-MUF，可有效抑制LncRNA介導(dǎo)的EMT過程及抑制腫瘤形成[23]。

2.2 LncRNA在HCC中的診斷與治療潛力

目前臨床主要依據(jù)高危因素HBV或HCV感染，動態(tài)增強(qiáng)CT、MRI等影像學(xué)檢查及血清學(xué)分子標(biāo)志物甲胎蛋白(AFP)相結(jié)合對HCC進(jìn)行診斷，雖可以進(jìn)一步提高HCC的早期診斷率，但HCC患者的預(yù)后仍較差。多種LncRNA在HCC組織中異常表達(dá)，參與調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、分化、血管生成及侵襲與轉(zhuǎn)移。研究[24]發(fā)現(xiàn)，血漿中存在HCC相關(guān)的穩(wěn)定表達(dá)的LncRNA, 其易于獲取，具有作為腫瘤標(biāo)志物的潛力。肝癌高表達(dá)轉(zhuǎn)錄本(HULC)是首個被發(fā)現(xiàn)在HCC組織中表達(dá)顯著升高的LncRNA之一，在HCC患者血漿中有較高的檢出率，并與HBV感染呈正相關(guān)，故HULC可作為HCC新的血漿腫瘤標(biāo)志物[25]。吳建剛等[26]研究發(fā)現(xiàn), AFP呈陰性的HCC患者血漿中LncRNA HOTTIP表達(dá)水平較對照組顯著升高，且LncRNA HOTTIP表達(dá)水平與患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期呈線性相關(guān)，提示血漿LncRNA HOTTIP可作為診斷HCC和評估腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的重要指標(biāo)。有些LncRNA在其他腫瘤組織中也會出現(xiàn)表達(dá)異常，故可將其與HCC生物標(biāo)志物AFP聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)行診斷。例如，將LncRNA UCA1和WRAP53與AFP相結(jié)合，其敏感性可達(dá)100%[16, 27]。同樣，另外2種LncRNA PVT1和uc002mbe. 2與AFP聯(lián)合應(yīng)用也被證明在HCC診斷中顯著優(yōu)于單獨(dú)應(yīng)用AFP[28]。

LncRNA主要通過影響HCC細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移等生物學(xué)功能而調(diào)控腫瘤的發(fā)展，因此, LncRNA靶向治療為HCC的治療提供了新的方向。還有研究[29-30]發(fā)現(xiàn), LncRNA HOTAIR可通過抑制微小RNA-217(miR-217)增強(qiáng)HCC患者對索拉非尼的耐藥性，還可通過調(diào)節(jié)miR-34與蛋白激酶B(Akt)磷酸化以及與Wnt/β-catenin信號的相互作用，減輕HCC對紫杉醇的耐藥[30]。

3 展 望

HCC是臨床常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，具有惡性程度高、侵襲性高和致死率高等特點。目前，早期HCC的治療方式主要為手術(shù)切除，晚期HCC則采取綜合治療，盡管如此，患者的生存率仍然較低。近年來, LncRNA逐漸成為HCC研究領(lǐng)域的熱點，其在HCC的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移和治療等方面發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，故LncRNA有望應(yīng)用于HCC的早期診斷、治療及預(yù)后評估。今后，臨床研究人員需結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)、蛋白組學(xué)等技術(shù)，更加深入地探索LncRNA在HCC發(fā)展過程中的作用機(jī)制，從而為HCC的早期診斷和治療提供有效的分子標(biāo)志物，改善HCC患者的預(yù)后和生存質(zhì)量。