長鏈非編碼RNA在腫瘤中的研究進展

王馨悅，李劍

河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，石家莊0500000

在過去，人們認為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）沒有任何生物學(xué)功能，是暗物質(zhì)。但是隨著多個物種基因組測序的完成，人們發(fā)現(xiàn)在真核生物的基因組中，能夠編碼蛋白質(zhì)的序列還不足2%，而在線蟲中此類基因卻可達60%。這說明能夠編碼蛋白質(zhì)的序列所占比例與物種進化水平呈負相關(guān)趨勢，即生物進化的等級越高，其基因組中長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的比例就越高，反之亦然[1]。除去非編碼區(qū)，可推算出約有91%的基因組序列能轉(zhuǎn)錄生成ncRNA。其中有廣為人知的轉(zhuǎn)運RNA（transfer RNA，tRNA）、核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA）等，也有近年來的研究熱點微小RNA（microRNA，miRNA）、lncRNA等。與miRNA相比，人們對lncRNA所知甚少，而今因為發(fā)現(xiàn)其調(diào)節(jié)功能與惡性腫瘤的密切關(guān)系而成為研究熱點。本文結(jié)合國內(nèi)外最新研究，對lncRNA在惡性腫瘤中的研究進展作一綜述。

1 lncRNA的簡介

1.1 lncRNA的來源與分類

lncRNA是指轉(zhuǎn)錄本長度超過200 nt，位于細胞核或細胞質(zhì)內(nèi)，通常由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄生成的分子。由于缺乏有意義的開放閱讀框（open reading frame，ORF），lncRNA一般不能編碼蛋白質(zhì)，只能以RNA的形式在多種層次上調(diào)控基因的表達。研究人員根據(jù)lncRNA與信使RNA（messenger RNA，mRNA）的相似性，推測其來源[2]：①編碼蛋白質(zhì)的基因結(jié)構(gòu)被破壞；②染色體重排；③在反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座的作用下，變成具有功能的非編碼返座基因和不具有功能的非編碼返座假基因；④lncRNA中鄰近的重復(fù)序列發(fā)生兩次串聯(lián)重復(fù)事件；⑤可轉(zhuǎn)座元件的插入。又根據(jù)其來源和分布特點分為5類：正義鏈lncRNA、反義鏈lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子lncRNA、基因間lncRNA。

1.2 lncRNA的特點與功能

與mRNA和小分子RNA不同，lncRNA在不同物種之間的保守性較差，這是快速適應(yīng)進化的結(jié)果。但許多l(xiāng)ncRNA仍含有高保守元件，且研究結(jié)果表明,這些高保守元件的核苷酸序列或空間結(jié)構(gòu)對lncRNA維持其二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性或功能的發(fā)揮至關(guān)重要[3]。即lncRNA的一級結(jié)構(gòu)具有低保守性，而二級結(jié)構(gòu)具有高保守性。

lncRNA功能繁多，與腫瘤相關(guān)：①維持細胞的生長與增殖；②躲避生長抑制因子；③保證復(fù)制的連續(xù)進行；④促進轉(zhuǎn)移和侵襲；⑤誘導(dǎo)血管生成；⑥抑制細胞凋亡[4]。與此同時，lncRNA在腫瘤中的作用亦表現(xiàn)在其對腫瘤代謝的影響。研究顯示，腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移及血管生成的過程中都伴有l(wèi)ncRNA表達的改變，而腫瘤的這些行為改變均涉及腫瘤的代謝變化[5]。即lncRNA可以通過影響糖代謝、脂肪代謝等來影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2 lncRNA與腫瘤

越來越多的研究結(jié)果顯示，腫瘤的發(fā)生發(fā)展與lncRNA的異常表達密切相關(guān)，lncRNA在許多惡性腫瘤中的表達都與在正常組織中有很大差異。本文將近年來研究較透徹的lncRNA進行了歸納總結(jié)（表1）。

2.1 肺癌

肺癌是發(fā)病率和病死率增長最快，對人類健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一。雖然肺癌的病因至今尚不完全明確，但主要因素為吸煙、空氣污染、電離輻射等[6]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，許多l(xiāng)ncRNA在肺癌患者中都表達異常。肺腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）是第一個在肺癌中被研究的lncRNA，在肺癌中表達有較高的特異性，被認為是非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）尤其是肺腺癌轉(zhuǎn)移早期階段的特異性標志物[4]。研究顯示，MALAT1在肺癌患者體內(nèi)表達上調(diào)，能夠促進肺癌細胞增長和遷移[4,7-8]。在肺癌患者的肺組織內(nèi)還有很多l(xiāng)ncRNA與其功能相似，如HOTAⅠR、CCAT2等。而母系表達基因3（maternally express 3，MEG3）是第一個被發(fā)現(xiàn)具有腫瘤抑制功能的lncRNA[9]。它可能通過下調(diào)BCL-XL（B-cell lymphoma-XL）的表達來抑制腫瘤細胞的增殖，同時促進細胞凋亡[10]。其在正常組織中通常呈高表達狀態(tài)，尤其是腦組織；而在肺癌患者肺組織內(nèi)低表達，甚至不表達。與MEG3一樣，GAS6-AS1、TUG1等有抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的作用，在肺癌患者體內(nèi)表達下調(diào)。由此可見，肺癌患者肺組織中的許多l(xiāng)ncRNA表達均異常，一些有抑制腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移作用的lncRNA表達下調(diào)；而具有促進腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移的lncRNA表達上調(diào)。值得關(guān)注的是，除了MALAT1，近年來研究人員又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些肺腺癌特異性 lncRNA（表 2）[9,11-14]，如 CCAT2、CAS6-AS1、CAS5、HOTAⅠR等，它們可能是肺癌預(yù)后預(yù)測分子標志物，或許能夠為肺癌的診斷和治療提供參考。

表1 lncRNA的功能及涉及腫瘤類型

表2 相關(guān)lncRNA在肺癌中的作用

2.2 肝癌

肝癌可分為原發(fā)性肝癌和繼發(fā)性肝癌兩大類。原發(fā)性肝癌是中國高發(fā)的、危害極大的惡性腫瘤。同肺癌一樣，原發(fā)性肝癌的病因及確切分子機制尚不完全清楚，但lncRNA在肝癌的發(fā)生發(fā)展中一樣起著重要的調(diào)控作用。H19是最早被鑒定的印跡基因之一，它在肝癌中起著重要的調(diào)控作用。H19上調(diào)促進肝癌細胞的增殖，下調(diào)會抑制增殖[15]。且在試管內(nèi)水平研究發(fā)現(xiàn)，H19是通過逆轉(zhuǎn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化來抑制肝癌細胞轉(zhuǎn)移的。H19通過蛋白復(fù)合體HNRNPU/PCAF/RNAPolⅡ促進蛋白乙酰化，激活miRNA-200家族，逆轉(zhuǎn)上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），從而抑制肝癌細胞向遠處轉(zhuǎn)移。lncRNA UCA1在肝癌組織中高表達，能夠提示病情的進展，還預(yù)測肝癌移植術(shù)后患者復(fù)發(fā)的風(fēng)險[16]。除此之外，還有很多l(xiāng)ncRNA也在肝癌組織中異常表達（表3）[17-21]，如MALAT1、HOTAⅠR、MVⅠH、HEⅠH、HULC等，它們與肝癌的發(fā)生發(fā)展、轉(zhuǎn)歸及預(yù)后都密不可分。

表3 相關(guān)lncRNA在肝癌中的作用

2.3 胃癌

胃癌亦是中國高發(fā)惡性腫瘤之一，了解能夠調(diào)節(jié)胃癌發(fā)生發(fā)展的lncRNA對胃癌的治療有很大幫助。研究顯示，大多表達異常的lncRNA都是上調(diào)的，如CCAT1、HULC、H19和lncRNABC002811等[22]。新的研究結(jié)果表明，lncRNA RP11-513G11.1在胃癌患者體內(nèi)高表達，它不但與胃癌患者的TNM分期、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，還是患者預(yù)后的獨立影響因素[23]。HOTAⅠR是HOX基因簇的表達產(chǎn)物，能與PRC2相結(jié)合，共同招募復(fù)合體，調(diào)節(jié)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，進而影響腫瘤組織的表觀遺傳狀態(tài)。它能在包括胃癌的多種腫瘤組織中過表達，同時還與胃癌的TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)，即HOTAⅠR能促進胃癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[24]。而MEG3、AC096655.1-002等lncRNA在腫瘤中的表達量明顯下降，它們有抑制腫瘤細胞增殖轉(zhuǎn)移，促進細胞凋亡的作用。與HOTAⅠR一樣，F(xiàn)ENDRR是另一個可以與PRC2相結(jié)合的lncRNA，它在胃癌組織中的表達下調(diào)，能夠促使腫瘤細胞轉(zhuǎn)移，與胃癌患者的不良預(yù)后相關(guān)[25]。此外，研究發(fā)現(xiàn)PVT-1在順鉑耐藥胃癌患者體內(nèi)高表達，與腫瘤耐藥相關(guān)[26]?，F(xiàn)將相關(guān)lncRNA在胃癌中的作用總結(jié)如下（表4）[22,25-27]。

2.4 乳腺癌

乳腺癌發(fā)病率一直呈上升趨勢，中國每年約有21萬新發(fā)病例，居女性惡性腫瘤第一位[28]。同樣在乳腺癌中異常表達的lncRNA也有很多，如HOTAⅠR、LOC554202、LSⅠNCT5等。無論是原發(fā)性還是轉(zhuǎn)移性乳腺癌，HOTAⅠR的表達均上調(diào)，它具有促進細胞增殖，抑制細胞凋亡的作用，與乳腺癌的轉(zhuǎn)移和病死率呈正相關(guān)[29]。最新研究結(jié)果顯示，雌激素能夠通過G蛋白偶聯(lián)雌激素受體（G protein-coupled estrogen receptor，GPER）抑制miRNA-148a，提高HOTAⅠR的表達量，從而促進乳腺癌的轉(zhuǎn)移[30]。為提高乳腺癌的治愈率，研究人員進行了大量的研究。ⅠRAⅠN就是新發(fā)現(xiàn)的一種lncRNA，研究顯示其在人乳腺組織中呈單等位基因不均衡表達（即一些基因存在優(yōu)先表達出一個等位基因的現(xiàn)象），可作為抑癌基因，調(diào)控腫瘤細胞的成長[31]。lncRNA-ROR是乳腺癌的分子標志物，與癌旁組織相比，其表達量高，受雌激素、孕激素影響，與腫瘤的臨床癥狀及轉(zhuǎn)移相關(guān)[32]。另外，有研究顯示，在乳腺癌患者的尿液中H19的表達量增加，因此尿液H19或許可作為乳腺癌篩查的一個潛在的無創(chuàng)性生物標志物[34]?，F(xiàn)將相關(guān)lncRNA在乳腺癌中的作用總結(jié)如下（表5）[26-27,29-34]。

表4 相關(guān)lncRNA在胃癌中的作用

表5 相關(guān)lncRNA在乳腺癌中的作用

3 小結(jié)與展望

lncRNA在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。同一種lncRNA可以在多種不同的腫瘤組織中異常表達，同一種腫瘤組織中也會有多種lncRNA的異常表達。雖然大多數(shù)lncRNA的表達上調(diào)，但表達下調(diào)的lncRNA也不在少數(shù)?？傊?，要想攻克癌癥難題，研究lncRNA無疑是一個很好的切入點。然而，對lncRNA的研究目前仍處于起步階段，有很多的lncRNA未被發(fā)現(xiàn)，已被確認的lncRNA還有假陽性的存在，大部分被鑒定出的lncRNA功能還未知，這已經(jīng)成為進一步研究lncRNA的阻礙[1]。所以利用不斷發(fā)展的分子生物學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)和研究lncRNA無疑是一個熱點。本文對lncRNA在腫瘤中的研究進展作一總結(jié)，希望能對日后的研究有所幫助。