長鏈非編碼RNA對結(jié)直腸癌潛在診斷價值的研究進展*

白盈盈，朱光旭，潘興華　

(1.成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院 細胞生物治療中心，細胞生物醫(yī)藥技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，云南省干細胞工程實驗室，昆明　650032；2.昆明醫(yī)科大學(xué) 成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院臨床學(xué)院，昆明　650500)

結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)是全球常見惡性腫瘤之一，美國癌癥協(xié)會(American cancer society，ACS)最新報告指出，CRC的發(fā)病率在男女中均居第三位，死亡率在男性中更高居第二位[1]。在中國，CRC的發(fā)病率、死亡率已高居第五位，且呈上升趨勢，每年約有191萬人死于此病[2]。早期CRC的5年生存率高達95%，晚期則下降到35%，但是，多數(shù)患者初診時已到中晚期，錯過了最佳治療時機[3]。目前，CRC診斷的主要方法有結(jié)腸鏡檢查和糞便隱血試驗，但是前者是侵入性檢查，價格昂貴、高風(fēng)險、多并發(fā)癥，后者缺乏特異性[4]，難以快速的進行診斷。因此，臨床上需要更加完善的診斷標(biāo)準和更加靈敏的診斷指標(biāo)來確診CRC，以期為臨床上改善CRC患者的生存狀態(tài)提供更精確的依據(jù)。研究表明，長鏈非編碼RNA可以通過多種調(diào)控方式影響細胞的生長發(fā)育，與CRC的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和預(yù)后等密切相關(guān)[5]。lncRNA有望成為CRC診斷、治療和預(yù)后評估的新型分子標(biāo)志物，具有非常廣闊的研究和應(yīng)用前景。

1　lncRNA概述

長鏈非編碼RNA (long non- coding RNA，lncRNA)是一類定位于細胞核或細胞質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄本長度大于200 nt的，不具備編碼蛋白質(zhì)功能的RNA分子，絕大多數(shù)由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄并經(jīng)可變剪接而來，且以RNA的形式在表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后等層面調(diào)控基因的表達水平[6]。最初，lncRNA被稱為“暗物質(zhì)”，隨著高通量技術(shù)的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)lncRNAs參與了染色質(zhì)修飾、DNA甲基化、組蛋白修飾、基因組印記、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)運輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控，并與包括腫瘤在內(nèi)的許多疾病有著密切聯(lián)系[7]。對于lncRNA的分類，現(xiàn)階段尚未見有統(tǒng)一的標(biāo)準，文獻上多按照lncRNA編碼序列與蛋白質(zhì)編碼基因的相對位置劃分為：①正義鏈lncRNA，其轉(zhuǎn)錄于蛋白質(zhì)編碼基因的正義鏈；②反義鏈lncRNA，其由蛋白質(zhì)編碼基因的反義鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生；③雙向lncRNA，其轉(zhuǎn)錄于蛋白質(zhì)編碼基因的兩條反向互補鏈，且轉(zhuǎn)錄起始位點間的距離小于1 000 bp；④內(nèi)含子lncRNA，其來源于蛋白質(zhì)編碼基因的內(nèi)含子序列；⑤基因間lncRNA，其來源于兩條蛋白質(zhì)編碼基因的基因間隔區(qū)[8]。

2　lncRNA作為結(jié)直腸癌檢測標(biāo)志物

隨著美國食品和藥物管理局批準前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3，PCA3)作為前列腺癌的診斷標(biāo)志物應(yīng)用于臨床，關(guān)于lncRNA應(yīng)用于腫瘤診斷的研究越來越多。研究表明，lncRNA與CRC的發(fā)生、發(fā)展、侵襲等密切相關(guān)，在CRC患者的病變組織、血液等檢測中可發(fā)現(xiàn)異常表達的lncRNA[9]。多種lncRNA在CRC中存在異常表達(表1)，這為其在CRC診斷中的應(yīng)用提供了相應(yīng)的實驗室基礎(chǔ)。

2.1肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(metastasis- associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)又名核富集常染色體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物2(nuclera- enriched autosomal transcript2，NEAT2)，長8 708 nt，其編碼基因定位于11q13.1，最初在非小細胞肺癌(non- small cell lung cancer，NSC- LC)研究中被發(fā)現(xiàn)[21]。最新研究發(fā)現(xiàn)， MALAT1可調(diào)控 SRPK1介導(dǎo)的SRSF1的磷酸化，使PRKA激酶錨蛋白9(A kinase anchor protein 9，AKAP- 9)在mRNA和蛋白質(zhì)水平顯著上調(diào)，AKAP- 9可促進CRC細胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，表明MALAT1可調(diào)節(jié)靶蛋白AKAP- 9促進CRC增殖、遷移和侵襲[12]。常建蘭等[22]發(fā)現(xiàn)MALAT1在結(jié)直腸癌的表達量是腺瘤表達量的1.78倍，p53和MALAT1的曲線下面積大于0.7，對結(jié)直腸腺瘤和CRC的診斷有較高的準確性， 為CRC與腺瘤的鑒別診斷提供一定的實驗依據(jù)。Zheng等[23]研究發(fā)現(xiàn)CRC組織中MALAT1水平較癌旁組織高2.26倍，高表達于Ⅱ/Ⅲ期CRC患者，提示MALAT1可能成為CRC診斷、轉(zhuǎn)移和預(yù)后的一種潛在檢測指標(biāo)。但是，MALAT1不僅在結(jié)直腸癌，而且在肺癌、胰腺癌、肝癌和食管癌等多種腫瘤中均有不同程度的異常表達，因此在特異性方面尚需更精確的實驗證實。

表1 結(jié)直腸癌中異常表達的lncRNA

2.2結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(colon cancer associated transcript 1，CCAT1)長度為5 200 nt，定位于染色體組8q24.21，是Nissan等[24]在2012年通過代表性差別分析法發(fā)現(xiàn)的一種lncRNA轉(zhuǎn)錄因子，是人類結(jié)直腸癌特異性的lncRNA，在結(jié)直腸癌中表達上調(diào)。研究發(fā)現(xiàn)，CCAT1在原癌基因c- MYC上游，與c- MYC鄰近，參與調(diào)控c- MYC的轉(zhuǎn)錄和染色質(zhì)構(gòu)象，從而在結(jié)直腸癌的發(fā)展過程中起重要的作用[10]。CCAT1在CRC組織中的表達水平比正常黏膜組織高達235倍，在外周血液中同樣有40%的患者表達上調(diào)，CCAT1與CRC密切相關(guān)[10]。隨后有研究表明，CCAT1在健康者、結(jié)直腸腺瘤及CRC患者外周血中的表達量呈逐漸遞增趨勢，結(jié)直腸癌組ROC曲線下面積與結(jié)直腸腺瘤組相比有顯著差異，表明CCAT- 1表達對結(jié)直腸癌有較高的診斷價值，可作為結(jié)直腸癌早期篩查的一種有價值的標(biāo)志物[25]。Kam等[26]發(fā)現(xiàn)TO- PNA- MB與lncRNA CCAT1雜交產(chǎn)生特殊的熒光信號，可以在CRC細胞及組織中測得CCAT1的高表達，這為檢測CCAT1提供了一種新的檢測手段。因此，CCTA1是潛在的CRC特異性的腫瘤標(biāo)志物，應(yīng)用于CRC的診斷。

2.3結(jié)直腸癌差異表達基因結(jié)直腸癌差異表達基因lncRNA(LncRNA colorectal neoplasia differentially expressed，CRNDE)位于16q12.2，由1 070個核苷酸組成。Ellis等[27]研究發(fā)現(xiàn)CRNDE作為PI3K/Akt/mTOR和Raf/MAPK 通路的下游信號靶點，其高度保守轉(zhuǎn)錄序列g(shù)VC- In4，通過胰島素/胰島素樣生長因子調(diào)節(jié)影響細胞新陳代謝，進而使CRNDE在CRC細胞中表達上調(diào)，參與CRC的發(fā)生、發(fā)展。隨后發(fā)現(xiàn)，CRNDE可以通過調(diào)控Wnt/β- catenin信號通路，促進細胞增殖[13]。Graham等[28]的研究顯示CRNDE在結(jié)直腸腺瘤和結(jié)腸腺癌患者血漿中的表達高于健康者，并且CRNDE存在多種轉(zhuǎn)錄體，如CRNDE- a，- b，- e，- f和- h，在CRC組織中均表達上調(diào)。其中CRNDE- h鑒別腺瘤組織和正常腸黏膜組織的敏感度為95%，特異度為96%；CRC患者血漿CRNDE- h陽性率高達87%，而正常人只有7%。同樣研究發(fā)現(xiàn)，在血清中CRNDE- h區(qū)分結(jié)直腸良性病變和健康者的敏感度為70.3%，特異度為94.4%[29]。因此，CRNDE參與了CRC的發(fā)生發(fā)展，可能成為一種無創(chuàng)性的診斷CRC的新型生物學(xué)標(biāo)記物。

2.4同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA同源盒基因轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)定位于12q13.13，是Rinn等[30]在11種成纖維細胞中分析出來的世界上第一個具有反式轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用的lncRNA。HOTAIR的作用機制較多，可以調(diào)控Wnt，PI3K和Akt等信號通路，促進細胞增殖；可以結(jié)合PRC2復(fù)合物至特異基因區(qū)域，引起組蛋白H3K27甲基化；也可結(jié)合LSD1/CoREST/REST抑制復(fù)合物，引起H3K4去甲基化，最終通過染色體修飾引起基因沉默[11]。Kogo等[31]研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR在CRC組織中的表達水平明顯上升，尤其是伴有肝轉(zhuǎn)移的Ⅳ期CRC組織，且與侵犯的深度、淋巴結(jié)和器官轉(zhuǎn)移、腫瘤組織血管侵犯等密切相關(guān)。Svoboda等[32]發(fā)現(xiàn)組織中HOTAIR區(qū)別結(jié)直腸癌患者與健康者的靈敏度為67%，特異度為92.5%，且患者血中HOTAIR表達同樣高于健康者，并與死亡率相關(guān)。HOTAIR作為結(jié)直腸癌及其肝轉(zhuǎn)移的標(biāo)記物已經(jīng)應(yīng)用于臨床，且其在預(yù)后等方面也具有潛在的臨床應(yīng)用價值。

2.5其他在CRC中異常表達的lncRNA還有很多，如lncRNAUCA1，RP11- 462C24.1，lincRNA- P21，SLC25A25- AS1，lncRNA- ATB等，但在CRC診斷中的作用還需更多研究加以證實[33]。同樣研究發(fā)現(xiàn)，多個lncRNA或與miRNA，CEA等聯(lián)合檢測可以有效地提高診斷CRC的特異度和靈敏度[34，35]。隨著研究的深入，血液外泌體來源的lncRNA在CRC的診斷中得到快速發(fā)展，其診斷比血液中的lncRNA更準確，有望替代血液lncRNA成為新一代的CRC標(biāo)志物[29]。

3　展望

CRC目前還沒有直接治愈的方法，無創(chuàng)快速的檢測方法和檢測指標(biāo)是CRC治療中的中心環(huán)節(jié)，能夠早期發(fā)現(xiàn)是采取相應(yīng)治療措施提高患者生存的關(guān)鍵。近年來，CRC相關(guān)的不同種類的新的lncRNA不斷被發(fā)現(xiàn)，其在CRC的發(fā)生、發(fā)展、侵襲等多個方面發(fā)揮的重要調(diào)控作用也被進一步闡明。異常表達的lncRNA有望成為CRC預(yù)防、診斷、預(yù)后和治療的新型生物學(xué)檢測指標(biāo)。但是，lncRNA作為CRC診斷指標(biāo)正式應(yīng)用于臨床尚有許多需要解決的難題，如lncRNA在CRC中的作用機制尚未完全明確；與CRC特異度、敏感度高的相關(guān)的lncRNA有待繼續(xù)發(fā)現(xiàn)；其在血液、尿液、糞便等中的穩(wěn)定性如何，在血液、尿液以及糞便中檢測出的差異表達lncRNA對于CRC診斷有何臨床價值；此外lncRNA與DNA甲基化、組蛋白修飾等表觀遺傳學(xué)指標(biāo)的聯(lián)合檢測是否更能提高診斷效率等，這些問題尚需進一步的臨床研究加以證實。lncRNA在CRC中呈現(xiàn)的差異表達，總結(jié)果為其作為CRC診斷可能的新型標(biāo)志物提供了部分實驗基礎(chǔ)。然而lncRNA種類繁多，在包括CRC在內(nèi)的多種腫瘤中的表達均出現(xiàn)有明顯的差異，不同類型以及不同標(biāo)本來源的lncRNA在CRC中的潛在診斷價值尚需大量細致深入的工作。

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