長鏈非編碼RNA與肝癌的關(guān)系及其研究進展

甘園園+++何曉琴++徐細明

[摘要] 肝癌是常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率和死亡率高，目前缺乏有效的治療方法。長鏈非編碼RNA（lncRNA）是轉(zhuǎn)錄本超過200個核苷酸且不能編碼蛋白的RNA分子。lncRNA在肝癌的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，能影響肝癌的增殖、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移及預(yù)后。本文結(jié)合國內(nèi)外在該領(lǐng)域的最新研究進展概述了lncRNA在肝癌中的異常表達情況，介紹了其通過基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、表觀遺傳、穩(wěn)定蛋白質(zhì)和miRNA海綿作用方式影響肝癌發(fā)生、發(fā)展過程的作用機制，分析了其作為肝癌預(yù)后和診斷標志物的重要依據(jù)，表明lncRNA在肝癌的臨床應(yīng)用中具有廣闊的前景。

[關(guān)鍵詞] 長鏈非編碼RNA；肝癌；分子機制

[中圖分類號] R735.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2016）11（a）-0049-04

原發(fā)性肝癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率位于惡性腫瘤第六位且逐年上升。在我國，2015年肝癌新發(fā)病例和死亡病例均在40萬例以上，嚴重威脅人類的身體健康[1]。肝癌患者發(fā)現(xiàn)時大多已屬于晚期，而手術(shù)切除及肝移植等治療方法僅對早期肝癌具有良好的治療效果[2]，目前亟需找到能夠有效治療肝癌方法的新靶點。最近研究表明，基因組中的長非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中扮演著重要角色，其在肝癌演變分子生物學(xué)機制的深入研究以及肝癌生物標志物的發(fā)現(xiàn)，有助于肝癌的預(yù)防、早期診斷以及有效治療[3]。本文對lncRNA在肝癌發(fā)生、發(fā)展中的最新研究進展作簡要綜述。

1 lncRNA概述

哺乳動物基因組序列中可產(chǎn)生編碼蛋白序列的轉(zhuǎn)錄本不到2%，大部分基因不能編碼蛋白質(zhì)，被統(tǒng)稱為非編碼RNA（non-coding RNAs，ncRNAs），其中長度超過200個核苷酸的被稱為lncRNA。lncRNA是RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，缺乏有效的開放閱讀區(qū)，起初被認為是基因組中的“暗物質(zhì)”，但最近的研究表明，lncRNA具有非常重要的功能和多種分子機制，能在多種生命活動中發(fā)揮重要作用[4]。lncRNA主要是以RNA的形式從表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平參與X染色體沉默，基因組印記以及染色質(zhì)修飾，轉(zhuǎn)錄激活，轉(zhuǎn)錄干擾，核內(nèi)運輸?shù)纫幌盗屑毎闹匾δ苷{(diào)控。lncRNA與疾病的發(fā)生、發(fā)展有密切聯(lián)系，為了解疾病的發(fā)病機制提供新的可能性，有望成為疾病診斷、預(yù)后的生物學(xué)標記或直接的治療靶點[5]。

2 lncRNA在肝癌中的異常表達

自從lncRNA的生物學(xué)功能被關(guān)注以來，其在腫瘤中的差異表達與腫瘤發(fā)生機制的關(guān)聯(lián)性研究也逐漸開展和深入。已有一些lncRNA被證實在肝癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要的功能，且與肝癌復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移、預(yù)后相關(guān)，如HULC（hepatocellular carcinoma up-regulated long non-coding RNA）、H19、HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）和MEG3（maternally expressed 3）等。HULC在肝癌組織中顯著高表達，與患者的TNM分期、肝內(nèi)轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)及預(yù)后相關(guān)，能夠通過上調(diào)SPHK1（sphingosine kinase 1）的表達促進腫瘤血管生成[6]。H19屬于印記基因，在人胚胎階段高表達，在出生后的多數(shù)器官中表達下調(diào)，但在肝癌組織中呈高表達，其影響肝癌發(fā)生、發(fā)展的機制仍未闡明[7]。HOTAIR在肝癌組織中較癌旁組織高表達，能夠下調(diào)SETD2（SET domain -containing protein 2）促進肝癌干細胞惡性生長[8]。MEG3在肝癌中低表達，可以促進P53的轉(zhuǎn)錄活性，改變P53靶基因的表達，抑制肝癌生長[9]。

3 lncRNA在肝癌中的作用機制

3.1 lncRNA調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄

基因的轉(zhuǎn)錄由轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)修飾因子進行調(diào)節(jié)。lncRNA可以靶向作用于轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶等影響基因轉(zhuǎn)錄過程，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和表達。lncRNA通過順式作用或反式作用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄激活因子或抑制因子，從而正向或負向調(diào)節(jié)基因的表達。細胞水平實驗證明，lncRNA URHC（up-regulated in HCC）能夠通過順式方式作用于下游基因ZAK（zipper containing kinase AZK），失活ERK/MAPK通路，促進肝癌細胞增殖、抑制凋亡[10]。LinC00152在肝癌組織中顯著高表達，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控EpCAM（epithelial cell adhesion molecule）的表達，進而活化mTOR信號通路，促進肝癌增殖生長[11]。

3.2 lncRNA參與表觀遺傳調(diào)節(jié)

表觀遺傳的改變?nèi)鏒NA甲基化、組蛋白修飾和基因印記等是包括腫瘤在內(nèi)的許多人類疾病的發(fā)病因素。近年研究證明，lncRNA直接結(jié)合PRC1（polycomb repressive complex 1）和PRC2、染色質(zhì)修飾蛋白如CoREST（corepressor of RE1 silencing transcription factor）和JARID1C（jumonji AT-rich interaction domain 1C），引導(dǎo)染色質(zhì)修飾復(fù)合物發(fā)揮改變表觀遺傳的特異性效應(yīng)。lncRNA TUG1能夠募集并結(jié)合PRC2，抑制KLF2（Kruppel-like factor 2）的轉(zhuǎn)錄促進肝癌細胞增殖、克隆形成、腫瘤發(fā)生和抑制凋亡[12]。lncRNA HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）位于染色體12q13.13HOXC基因座上，能夠結(jié)合PRC2復(fù)合體到HOXD基因座上，通過促進PRC2基因組定位和H3K27甲基化調(diào)節(jié)基因的表達[13]。lncRNA SRHC（greatly-reduced in HCC）在肝癌組織中甲基化，顯著低表達，且與血清中甲胎蛋白（AFP）水平和組織分化程度相關(guān)，能夠抑制肝癌細胞增殖和克隆形成[14]。

3.3 lncRNA穩(wěn)定蛋白質(zhì)和蛋白復(fù)合體

很多l(xiāng)ncRNA通過與蛋白質(zhì)和蛋白復(fù)合體直接相互作用作為支架、變構(gòu)激活劑或抑制劑發(fā)揮致癌作用，如HOTAIR參與HBXIP（hepatitis B X-interacting protein）/HOTAIR/LSD1的構(gòu)建[3]。體內(nèi)外實驗證明，高表達lncRNA PVT1（plasmacytoma variant translocation 1）通過穩(wěn)定NOP2（nucleolar protein 2）能夠促進肝癌增殖和細胞周期進展[15]。lncRNA PCNA-AS1（proliferating cell nuclear antigen-antisense 1）在肝癌組織中高表達，通過與PCNA結(jié)合形成RNA雜交穩(wěn)定PCNA的表達，抑制腫瘤的生長[16]。

3.4 lncRNA發(fā)揮miRNA海綿吸附作用

近年來研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA可以通過結(jié)合miRNAs作為競爭性內(nèi)源RNA（ceRNAs）機制發(fā)揮海綿吸附作用，干擾miRNAs對靶基因的影響。許多l(xiāng)ncRNA通過這種方式參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程。lncRNA-ATB（lncRNAs-activated by TGF-β），通過競爭性結(jié)合miR-200家族誘導(dǎo)肝癌細胞上皮間質(zhì)化轉(zhuǎn)換和侵襲[17]。通過細胞水平實驗證明，lncRNA CCAT1（colon cancer associated transcript-1）能夠競爭性結(jié)合miRNA let-7，抑制其靶基因HMGA2（High Mobility Group A2）和c-Myc的表達，促進肝癌細胞增殖和侵襲轉(zhuǎn)移[18]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）能夠通過抑制miR-21，上調(diào)miR-21的靶基因PDCD4（programmed cell death 4）和PTEN（phosphatase and tensin homolog deleted from chromosome1）的表達，進而抑制肝癌細胞侵襲轉(zhuǎn)移[19]。lncRNA-UCA1（urothelial carcinoma-associated 1）直接結(jié)合并抑制miR-216b的表達，上調(diào)FGFR1（fibroblast growth factor receptor 1）表達，抑制ERK信號通路促進肝癌進展[20]。

4 lncRNA作為肝癌診斷標志物

腫瘤分子預(yù)測因子是肝癌早期診斷、個體化治療的必要因素。通過使用RNA免疫沉淀、測序技術(shù)、微陣列芯片和實時定量PCR等技術(shù)可以在人體血液中探測到lncRNAs，證明其可以作為腫瘤診斷的非侵入性標志物。Yang等[21]收集了179例肝癌手術(shù)后患者和同樣數(shù)量健康志愿者的外周血樣本，運用熒光定量PCR方法檢測各組血漿lncRNA HEIH（hepatocellular carcinoma up-regulated EZH2-associated long non-coding RNA）表達水平，證實肝癌患者血漿lncRNA HEIH表達水平顯著高于健康對照組，血漿lncRNA HEIH表達水平與肝癌發(fā)病風(fēng)險顯著正相關(guān)，說明lncRNA HEIH可以作為早期診斷肝癌的檢測指標。Xie等[22]收集了30例肝癌患者和20例健康人血漿進行PCR檢測，證明lncRNA HULC表達水平比健康人要高，且與患者Edmondson分期和HBV感染風(fēng)險相關(guān)。Konishi等[23]在肝癌手術(shù)后患者、肝臟疾病患者和健康人血漿檢測發(fā)現(xiàn)lncRNA MALAT1在肝癌患者中高表達，且與患者肝損傷程度、肝癌預(yù)后相關(guān)。因此在將來，與肝癌相關(guān)的lncRNA分子機制的進一步研究會為以lncRNA為靶向治療提供重要依據(jù)。

5 lncRNA判斷肝癌預(yù)后標志物

研究證實，有部分lncRNA在肝癌中特異性表達且與肝癌生存期相關(guān)，可能成為肝癌判斷預(yù)后的指標。有研究者通過組織微陣列芯片測序發(fā)現(xiàn)，lncRNA-UFC1在肝癌組織中高表達，且與門靜脈血栓、腫瘤大小、疾病分期和總生存期、無病生存期相關(guān)[20]。lncRNA CCAT1在肝癌組織中高表達，且與患者的腫塊大小、微血管侵襲、AFP值和預(yù)后相關(guān)[18]。HOTAIR高表達的肝癌患者比低表達患者具有更差的預(yù)后[13]。lncRNA AOC4P（amine oxidase，copper containing 4，pseudogene）在肝癌組織中顯著低表達，且與吸煙、肝被膜受侵、血管浸潤和病理分期、整體生存期相關(guān)[24]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）在肝癌組織中低表達，且與肝癌患者的生存期相關(guān)[19]。

6 lncRNA對肝癌治療的臨床應(yīng)用前景

lncRNA和腫瘤發(fā)生機制之間關(guān)系的研究是近些年的熱點，然而臨床治療的應(yīng)用還很遙遠。以lncRNA為靶點的實驗性治療方法在快速發(fā)展。lncRNA能以多種方式作為治療靶點，如siRNA、小分子抑制劑、天然轉(zhuǎn)錄反義物（NATs）及反義寡核苷酸等。lncRNA可以通過特定的小RNA（siRNA）結(jié)合RISC（RNA-induced silencing complex），結(jié)合靶基因特定序列能靶向抑制lncRNA的表達[25]。小分子抑制劑能夠阻礙lncRNA與其靶向蛋白質(zhì)之間的相互作用，相比RNA干擾、反義寡核苷酸等治療方法，小分子抑制劑容易攝取和管理，為研究者以lncRNA為靶點治療腫瘤帶來很好的方向[26]。NATs（natural antisense transcripts）是一種lncRNA，抑制NATs可以增加正義mRNA轉(zhuǎn)錄水平，NATs拮抗劑已被應(yīng)用來上調(diào)特定正義mRNA的表達[27]。反義寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ASO）治療是使用合成的寡核苷酸沉默基因的表達，在細胞核中能夠結(jié)合內(nèi)源性RNA靶標，引導(dǎo)核糖核酸酶到達細胞核降解目標lncRNA[28]。這些實驗性治療方法為lncRNA在臨床的早日應(yīng)用帶來希望。

7 小結(jié)

隨著新一代測序和高通量基因芯片技術(shù)的應(yīng)用，許多報道說明，lncRNA可以影響肝癌的發(fā)生、進展和治療。如上述，lncRNA在肝癌發(fā)生、發(fā)展中起重要調(diào)節(jié)作用，它們的紊亂表達與腫瘤發(fā)生的各種生物過程相關(guān)。雖然HULC、HOTAIR、H19和MEG3等lncRNA已被證實與肝癌相關(guān)，但詳細的機制仍不清楚，人們普遍認為lncRNA可以為肝癌診斷治療帶來新辦法。隨著基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、生物信息學(xué)的發(fā)展，越來越多的lncRNA被證實與肝癌早期診斷、更好的預(yù)后評估和有效治療靶點相關(guān)，有望應(yīng)用于臨床。

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（收稿日期：2016-07-20 本文編輯：李亞聰）