長鏈非編碼RNA CCAT1與消化系統(tǒng)惡性腫瘤關系的研究進展

趙金璐 李國東 綜述 劉 明 審校

消化系統(tǒng)惡性腫瘤一直是消化學界的重點研究課題[1]。近年來研究表明，LncRNA能通過與特定的蛋白質(zhì)結合形成復合物，再與其他的蛋白質(zhì)或DNA結合，進行對基因表達的調(diào)控；此外，LncRNA也可作為分子海綿與miRNA結合，進而影響下游靶分子的活性[2]。LncRNA可以作為腫瘤癌基因或抑癌基因，這些LncRNA可以成為新的診斷和預后的分子標記，并可作為早期治療靶標[3-4]。人類結腸癌相關轉移因子-1(Colon cancer associated transcript-1 CCAT1)，是具有2 628個堿基對的LncRNA，位于染色體8q24.21上，c-Myc附近。CCAT1包含兩個外顯子和一個多聚A尾，主要表達在細胞核中。2012年，Nissan等[5]首次測定出CCAT1在大腸癌中特異性的高表達，并一度被認為是結直腸癌特異性表達的LncRNA。但隨著研究的深入，已證實CCAT1在多種惡性消化系統(tǒng)腫瘤中表達明顯升高，并與組織學分化、腫瘤轉移階段、血管侵犯、總生存率和無復發(fā)生存率呈正相關，作為腫瘤診斷和預后標志物具有重要潛能[6-9]。

1 CCAT1與結直腸癌

Nissan等[5]研究結果顯示，結腸癌組織中CCAT1的平均表達水平顯著高于正常結腸粘膜組織，且高達235倍。CCAT1在腺瘤性息肉和癌前病變的結腸組織中，肝轉移組織以及結腸癌相關淋巴結中均為高表達。CCAT1在大腸癌(colorectal cancer，CRC)患者外周血中有40%的高表達率，并認為CCAT1是CRC和大腸癌相關組織的高度特異和易于檢測的標志物。Alaiyan等[10]的研究也發(fā)現(xiàn)，CCAT1在結腸癌組織和癌前病變組織中的表達顯著上調(diào)，包括腺瘤性息肉組織、原發(fā)腫瘤和淋巴結、肝臟和腹膜轉移鄰近的正常粘膜。在癌前病變和所有疾病階段，CCAT1的表達都是明顯的上調(diào)，包括晚期轉移性疾病，而且在晚期轉移組織(淋巴結、肝臟及腹膜轉移)中達到高峰。這提示CCAT1可能在大腸癌發(fā)生發(fā)展及轉移過程中起到重要作用。其表達增加與患者的臨床分期、淋巴結轉移和術后生存時間有關。此外，CCAT1特異性肽核酸分子信標(TO-PNA-MB)具有作為CRC體外、離體和原位(結腸活檢)檢測的診斷探針的能力。

而Kam等[11]將CCAT1與特異性肽核酸分子信標TO-PNA-MB雜交構建的分子探針，可在結腸癌細胞及組織中檢測出CCAT1高表達，可以作為結腸癌早期診斷的方法。Zhao等[12]研究發(fā)現(xiàn)，大腸癌患者血漿中HOTAIR、CCAT1水平均顯著高于健康對照組。血漿HOTAIR和CCAT1可作為CRC早期篩查的預測性生物標志物，并且HOTAIR和CCAT1聯(lián)合使用比HOTAIR或CCAT1單獨使用具有更高的CRC陽性診斷率。此外，有研究進一步證實[13]，CCAT1的表達水平在健康志愿者、結直腸腺瘤及結直腸癌患者外周血中的表達量呈逐漸遞增趨勢；結直腸癌患者的血液中CCAT-1表達水平與腫瘤大小、浸潤深度、分化程度、淋巴結轉移數(shù)量以及TNM分期呈顯著的正相關；與患者的3年生存率呈負相關。綜上，可認定CCAT-1可作為結直腸癌早期篩查及預后評估的標志物。

CCAT 1是從c-Myc基因上游515 kb的遠端增強子轉錄而來的RNA。He等[14]證實CCAT1可以參與調(diào)控c-Myc的轉錄和染色質(zhì)構象。c-Myc可通過直接結合其啟動子區(qū)域來促進CCAT1轉錄，上調(diào)CCAT1的表達促進結腸癌細胞的增殖和侵襲，促進結直腸癌的進程。Xiang等[15]研究發(fā)現(xiàn)，CCAT1-L(CCAT1的一種亞型)轉錄于一個超級增強子，在空間上接近Myc。CCAT1-L被敲除后減弱了Myc基因啟動子和增強子的遠程相互調(diào)控。此外，CCAT1-L與染色質(zhì)結構維持蛋白(CTCF)相互作用，并調(diào)節(jié)染色質(zhì)環(huán)形結構，從而對Myc位點的基因表達起到調(diào)控功能。另有研究發(fā)現(xiàn)[16]，在大腸癌組織中，CCAT1與間質(zhì)細胞標志物N-鈣黏蛋白的表達高于癌旁組織，而上皮細胞標志物E-鈣黏蛋白的表達則低于癌旁組織，不過，CCAT1能否通過調(diào)控這兩種蛋白的表達進而促進上皮-間質(zhì)轉化(EMT)的發(fā)生，仍需進一步研究證實。

2 CCAT1與胃癌

在胃癌組織中CCAT1的表達水平顯著高于癌旁組織，并且CCAT1和c-Myc在胃癌中的表達具有相關性，c-Myc是一種在惡性腫瘤中顯著擴增的關鍵轉錄調(diào)節(jié)因子，可以直接與CCAT1啟動子區(qū)域的e-box元件結合來激活CCAT1轉錄，且上調(diào)CCAT1的表達可以促進胃癌細胞增殖及遷移[17]。CCAT1在正常胃組織樣本中低表達，而在胃癌組織樣本中高表達，CCAT1可能成為診斷胃癌及判斷預后隨訪的重要標志物，但CCAT1的表達與是否感染幽門螺桿菌則無明顯關聯(lián)[18]。

研究發(fā)現(xiàn)[19]，CCAT1-L和c-Myc在胃癌組織和細胞中均過度表達。當CCAT1-L被敲除時，胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力降低，罹患胃癌的小鼠的死亡率也降低。同時，上皮-間質(zhì)轉換蛋白的活性也降低，抑制CCAT1-L的表達可以抑制胃癌細胞的上皮-間質(zhì)轉化(EMT)，從而抑制胃癌的轉移，這對預防和治療胃癌的轉移具有積極作用。

CCAT1在胃癌組織中可以調(diào)控miR490表達，而miR490還可以抑制CCAT1的表達，miR490和CCAT1表達呈負相關。miR490轉錄后高表達，可使CCAT1表達下降進而顯著抑制胃癌的轉移。此外，miR490與hnRNPA1 mRNA 3′-UTR結合后從而抑制hnRNPA1轉錄，miR490與hnRNPA1表達呈負相關，而hnRNPA1與CCAT1表達呈正相關。因此，三者相互作用可以共同調(diào)控胃癌細胞的遷移，對胃癌診斷和治療有一定價值[20]。

4 CCAT1與肝癌

Zhu等[21]研究發(fā)現(xiàn)，CCAT1在肝癌組織和肝癌細胞中的表達明顯增加，異常表達的CCAT1可以促進肝癌細胞增殖、遷移和侵襲。CCAT1可以促進肝癌細胞的增殖，但對肝癌細胞的凋亡無明顯影響。并且CCAT1表達水平與肝硬化、肝癌病灶個數(shù)、血管侵犯、腫瘤包膜形成、甲胎蛋白及肝癌預后密切相關[21-22]。

此外，CCAT1通過競爭性結合miR-let-7，發(fā)揮拮抗miR-let-7功能，從而消除miR-let-7對其內(nèi)源性靶點高遷移率族蛋白A2和c-Myc的抑制作用，在肝癌進展中起著關鍵作用，提示CCAT1在肝癌的預后和治療中的潛在作用[22]。

5 CCAT1與胰腺癌

CCAT1在胰腺癌組織中的表達高于癌旁組織，在PANC-1和ASPC-1胰腺癌細胞中也有過表達。沉默CCAT1的表達能顯著抑制胰腺癌細胞的增殖和遷移。與癌旁組織相比，胰腺癌組織中轉錄因子c-Myc的表達增加，c-Myc可通過直接結合其啟動子區(qū)域(e-box)來激活CCAT1，上調(diào)的CCAT1可促進胰腺癌的進展。表明CCAT1可能是胰腺癌治療的重要靶點。然而，CCAT1調(diào)控胰腺癌的潛在分子機制還需要進一步的研究來證實[23]。

6 CCAT1與食管癌

研究發(fā)現(xiàn)[24]，在食管鱗狀細胞癌(ESCC)中，LncRNA CCAT1的表達顯著增加，并與預后相關。CCAT1基因敲除在體外和體內(nèi)均顯著抑制細胞增殖和遷移。在細胞核中CCAT1介導的spry4組蛋白甲基化可降低抑癌基因spry4的表達，從而促進ESCC細胞的生長和遷移。在細胞質(zhì)中CCAT1通過競爭miR-7來促進HOXB13的表達，從而促進ESCC細胞的增殖和遷移。因此，CCAT1在ESCC腫瘤發(fā)生過程中起到重要作用，并可能作為ESCC診斷和治療的靶點。

食管鱗狀細胞癌的主轉錄因子TP63和SOX2可通過激活其超級增強子和啟動子，特異性調(diào)節(jié)長鏈非編碼RNA CCAT1的表達，而CCAT1的沉默可發(fā)揮抑制TP63或SOX2的作用，并顯著降低體外和體內(nèi)腫瘤細胞的生長。進一步分析表明，CCAT1可與TP63和SOX2形成復合物，通過結合EGFR的超增強子來調(diào)節(jié)EGFR的表達，從而激活MEK/ERK1/2和PI3K/AKT信號通路，最終促進了惡性腫瘤的生物學轉錄失調(diào)[25]。

7 CCAT1與膽囊、膽管癌

Ma等[26]證實在膽囊癌組織中CCAT1的表達明顯升高，過表達CCAT1可通過競爭性“吸附”miRN-218-5P從而負性調(diào)控miRN-218-5P，進而增強其靶基因Bmi-1的表達。膽囊癌組織中Bmi-1 mRNA水平與CCAT1轉錄水平呈正相關。而沉默下調(diào)CCAT1可抑制膽囊癌細胞的增殖與侵襲，這些作用主要依賴于其與miRN-218-5P的競爭性結合，從而調(diào)節(jié)Bmi-1的表達。

CCAT1在膽管癌中的表達水平與癌旁組織中相比明顯升高，CCAT1水平與膽管癌患者的組織學分化、淋巴結浸潤、TNM分期和生存期呈正相關[27]。機制研究發(fā)現(xiàn)[28-29]，CCAT1可通過與膽管癌細胞中的miR-152結合而激活EMT過程，最終導致膽管癌細胞的遷移和侵襲。

3 小結與展望

高通量測序方法的應用大大提高了我們對LncRNA基因功能的理解。CCAT1最早在大腸癌中被發(fā)現(xiàn)，隨后CCAT1已被證實與多種惡性腫瘤TNM分期、淋巴結轉移及預后密切相關。但CCAT1與惡性腫瘤關系機制的研究仍需要進一步闡明。此外，由于LncRNA CCAT1位于核內(nèi)，順式調(diào)控鄰近基因的表達，通過LncRNA CCAT1調(diào)控可以實現(xiàn)特定的基因位點的調(diào)控。以LncRNA CCAT1為靶點治療人類惡性腫瘤的療法正在研究中，負性調(diào)節(jié)CCAT1的表達及調(diào)控相關基因在多個層面的表達，最終達到抑制腫瘤的目的。因此，進一步闡明CCAT1在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的作用，以及將其作為惡性腫瘤早期干預靶點是目前研究的另一主要目標。