消化系統(tǒng)惡性腫瘤中ceRNA的研究進(jìn)展

曹金玉，張德元，劉繁榮

競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)假說(shuō)是由美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院Salmena等[1]首先提出，該假說(shuō)認(rèn)為lncRNA、mRNA、假基因轉(zhuǎn)錄物、環(huán)狀RNA等各類RNA分子，僅需相同的miRNA應(yīng)答元件，就能競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合相同的miRNA來(lái)調(diào)控靶基因，從而調(diào)節(jié)各自的表達(dá)，進(jìn)一步影響腫瘤細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)、分化、凋亡等一系列生物學(xué)行為[2]。目前研究表明ceRNA與腫瘤密切相關(guān)，并影響腫瘤的發(fā)生；Salmena等[1]提出的ceRNA假說(shuō)是研究轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制的熱門方向?，F(xiàn)階段ceRNA的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡述清楚，但有研究發(fā)現(xiàn)ceRNA在消化系統(tǒng)腫瘤中發(fā)揮重要作用，為ceRNA在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的機(jī)制提供新的診療方法。

1 ceRNA假說(shuō)

microRNA(miRNA)是一類單鏈且短鏈的非編碼RNA，其長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸[3]。miRNA不具備編碼蛋白質(zhì)功能，因此在生物進(jìn)化過(guò)程中屬于相對(duì)保守的一類分子。miRNA介導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制在真核生物中是一種廣泛的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，影響多種基因轉(zhuǎn)錄本[4]。越來(lái)越多的研究表明miRNA參與細(xì)胞的一系列生理過(guò)程，如細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)、分化、凋亡等，還通過(guò)多種典型的信號(hào)通路參與疾病(包括消化系統(tǒng)惡性腫瘤)的發(fā)生、發(fā)展。miRNA反應(yīng)元件(miRNA response elements, MRE)是指位于mRNA上的miRNA結(jié)合的部分互補(bǔ)序列，常可降解靶基因mRNA的表達(dá)[1]。一種miRNA可以調(diào)控?cái)?shù)百個(gè)mRNA，而一種mRNA也可以被數(shù)百個(gè)miRNA所調(diào)控，因此miRNA可以調(diào)控大部分的轉(zhuǎn)錄組[5]。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)miRNA靶基因的mRNA下調(diào)時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生更多游離的miRNA，這些自由的miRNA可以沉默其它更多的靶mRNA[6]。因此，Salmena等[1]提出ceRNA假說(shuō)，他們認(rèn)為各類型的RNA分子(lncRNA、mRNA、假基因轉(zhuǎn)錄物、環(huán)狀RNA等)，僅需相同的miRNA應(yīng)答元件，就能競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合相同的miRNA調(diào)控靶基因，從而調(diào)節(jié)各自的表達(dá)，這些RNA分子互稱為ceRNA。各類RNA分子組成ceRNA的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，它們之間共有的MRE數(shù)量越多，其交流或共同調(diào)節(jié)某個(gè)靶基因的可能性就越大[7]。

2 ceRNA與消化系統(tǒng)腫瘤

ceRNA在許多疾病中均存在差異性表達(dá)，特別是在惡性腫瘤中。多數(shù)研究表明，ceRNA參與消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，并發(fā)揮非常重要的調(diào)控作用。研究ceRNA在食管癌、胃癌、肝細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌等消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的具體作用機(jī)制，對(duì)其早期診斷、靶向治療及預(yù)后均有重大意義。

2.1ceRNA與食管癌全球食管癌的發(fā)病率和病死率分別為第8位和第6位[8]。Li等[9]發(fā)現(xiàn)cir-ITCH作為ceRNA參與食管癌的發(fā)生、發(fā)展。cir-ITCH在食管癌中低表達(dá)，可降低食管癌細(xì)胞的活力，抑制癌細(xì)胞的增殖，但是其促進(jìn)miRNA靶基因ITCH的表達(dá)。研究表明，cir-ITCH有多個(gè)miRNA結(jié)合位點(diǎn)，如miR-7、miR-17和miR-214。其中miR-17已被廣泛研究，其在食管癌中是上調(diào)的且是可能潛在的預(yù)后標(biāo)志物。ITCH屬于E3泛素連接酶中的一員，調(diào)節(jié)蛋白的穩(wěn)定性和免疫應(yīng)答反應(yīng)，也可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展；另外，ITCH基因在典型的信號(hào)通路(Wnt/β-catenin pathway)中同樣也扮演非常重要的角色。一方面ITCH可通過(guò)降解磷酸化的Dvl2抑制Wnt通路，抑制腫瘤的惡化；另一方面可抑制致癌基因(c-Myc)的表達(dá)，間接阻止腫瘤的進(jìn)一步發(fā)展。因此，Li等[9]研究表明，食管癌中的cir-ITCH可能屬于抑癌因子，通過(guò)調(diào)控靶基因ITCH的表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)節(jié)Wnt通路來(lái)調(diào)控腫瘤的生長(zhǎng)、發(fā)展過(guò)程。

2.2ceRNA與胃癌胃癌的發(fā)生率男性是女性的2倍[10]，其主要發(fā)生在亞洲東部、東歐和南美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家。Peng等[11]發(fā)現(xiàn)lncRNA MEG3在胃癌組織和癌細(xì)胞中均低表達(dá)，而MEG3與癌癥分期及腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)。研究表明，MEG3可以充作miR-181家族成員的ceRNA，上調(diào)BCL-2表達(dá)，從而抑制胃癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲過(guò)程，進(jìn)而抑 制胃癌的進(jìn)一步癌變。此外，MEG3可以影響miR-181在胃癌中的表型變化，但是卻未改變miR-181各亞型的表達(dá)水平，因此MEG3可通過(guò)改變miRNA靶基因的活性來(lái)調(diào)節(jié)miR-181表達(dá)。MEG3可作為ceRNA在人類胃癌中扮演著抑癌因子的作用，表明MEG3可能是一個(gè)潛在的抗腫瘤標(biāo)志物。Endo等[12]研究表明HOTAIR在胃癌中表達(dá)量明顯增高。Liu等[13]認(rèn)為HOTAIR可作為miR-331-3p的ceRNA，解除對(duì)HER-2的抑制作用從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控，提示HOTAIR在胃癌中可能有致癌作用。Song等[14]發(fā)現(xiàn)胃癌中l(wèi)ncRNA FER1L4的表達(dá)下調(diào)。Xia等[15]研究發(fā)現(xiàn)FER1L4在胃癌中可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-106a-5p，進(jìn)而調(diào)控PTEN的表達(dá)，參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展。

2.3ceRNA與肝細(xì)胞癌肝細(xì)胞癌是全球最常見(jiàn)的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一[16]。多數(shù)肝細(xì)胞癌發(fā)生在亞洲和非洲等國(guó)家，主要發(fā)生在中國(guó)[17]。長(zhǎng)鏈非編碼RNA HULC是肝細(xì)胞癌的重要調(diào)控分子，參與肝細(xì)胞癌的發(fā)生、發(fā)展[18-19]。與正常的肝臟組織和肝細(xì)胞相比，HULC在肝細(xì)胞癌中過(guò)表達(dá)。HULC可作為miR-200a-3p的ceRNA，上調(diào)miR-200a-3p靶基因ZEB1，導(dǎo)致不同程度的上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，抑制肝細(xì)胞癌細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)肝細(xì)胞癌細(xì)胞的增殖、侵襲轉(zhuǎn)移并有利于癌癥的繼續(xù)惡化。上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程中是極其重要的影響因素。miR-200a-3p是與ZEB1的3’UTR結(jié)合位點(diǎn)發(fā)揮作用。Li等認(rèn)為，HULC是被CREB轉(zhuǎn)錄激活且像miRNA分子天然海綿一樣激活miRNA， IGF2BP也可能參與調(diào)控HULC的表達(dá)，上調(diào)HULC的表達(dá)。另外，HULC可通過(guò)激活miR-9介導(dǎo)的RXRA信號(hào)通路，增加人體內(nèi)異常的脂質(zhì)代謝。張德元等[19-20]發(fā)現(xiàn)lncRNA-ATB 充當(dāng) miR-200家族的ceRNA，競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-200家族成員，上調(diào)ZEB1和ZEB2的表達(dá)水平，從而誘導(dǎo)肝細(xì)胞癌細(xì)胞的上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程，導(dǎo)致肝細(xì)胞癌患者預(yù)后不佳。

2.4ceRNA與結(jié)直腸癌結(jié)直腸癌是全球發(fā)病率和病死率的主要原因，每年發(fā)病率均不斷地增加，其病死率一直居高不下[21]。Christensen等[22]發(fā)現(xiàn)SNHG16在結(jié)直腸癌中高表達(dá)，能競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合AGO和HuR，同時(shí)SNHG16也結(jié)合SCD的非翻譯區(qū)，而SCD參與脂質(zhì)的合成，提示SNHG16可通過(guò)調(diào)節(jié)某些信號(hào)通路影響脂質(zhì)的異常代謝，進(jìn)一步促進(jìn)癌癥的發(fā)展。Huang等[23]發(fā)現(xiàn)CASC2在結(jié)直腸癌組織及癌細(xì)胞中表達(dá)明顯降低。一系列的功能實(shí)驗(yàn)表明CASC2可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-18a，緩解miRNA對(duì)靶基因PIAS3的抑制作用。此外，Liang等[24]通過(guò)生物信息學(xué)分析和RNA免疫沉淀反應(yīng)并結(jié)合熒光素酶報(bào)告分析，證明H19可充當(dāng)ceRNA，競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-138和miR-200a，從而抑制vimentin、ZEB1、ZEB2的表達(dá)。H19在早期結(jié)直腸癌組織和癌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，而H19則明顯促進(jìn)上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，且加速體內(nèi)外腫瘤的生長(zhǎng)。Tay等[25]證實(shí)PTEN可通過(guò)ceRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控模式調(diào)控多種基因(VAPA、CNOT6L、SERINC1等)的表達(dá)，從而導(dǎo)致結(jié)腸癌的發(fā)生。這些研究發(fā)現(xiàn)提示ceRNA的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控模式在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展中具有重大意義，具體機(jī)制有待我們進(jìn)一步深入分析。

2.5ceRNA與其他消化系統(tǒng)惡性腫瘤目前，ceRNA在其他消化系統(tǒng)惡性腫瘤中也有一些報(bào)道。如Gao等[26]發(fā)現(xiàn)胰腺癌中ROR可充當(dāng)miR-145的ceRNA，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子Nanog的表達(dá)，因而影響胰腺癌的預(yù)后。膽囊癌中MALAT1不僅可作為miR-363-3p的ceRNA[27]，還可作為miR-206的ceRNA[28]，通過(guò)兩種不同的途徑參與調(diào)控膽囊癌的發(fā)生、發(fā)展。因此，ceRNA在其他消化系統(tǒng)惡性腫瘤中發(fā)揮著抑癌或者致癌的作用，有望我們進(jìn)一步研究。

3 總結(jié)

隨著科技水平及分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，各類型的RNA分子充當(dāng)ceRNA的模式逐漸為人們所熟知。雖然目前ceRNA假說(shuō)的研究還處于初始階段，但是已向我們展示了新的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控模式，讓我們對(duì)轉(zhuǎn)錄組調(diào)控有新的認(rèn)識(shí)。研究表明，ceRNA在多種消化系統(tǒng)惡性腫瘤中均有差異性表達(dá)，但關(guān)于ceRNA在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的研究報(bào)道仍較少，有待我們進(jìn)一步研究，并深入探索其在腫瘤中具體的調(diào)控機(jī)制和具體的靶基因，為疾病的早期診斷、基因靶點(diǎn)治療和預(yù)后提供新的思路和研究方向。

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