腫瘤中HAGLR 反義長鏈非編碼RNA 的表達(dá)與機(jī)制研究

劉 浪王海存劉廣麟高 欣趙俞喬姜興明

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院,肝膽胰外科,哈爾濱 150086)

長鏈非編碼 RNA (long non-coding RNA,lncRNA)是一類長度大于200 個(gè)核苷酸的非編碼RNA,由于在轉(zhuǎn)錄本上缺乏開放閱讀框和保守密碼子,lncRNA 基本不具有編碼蛋白的能力[1-3]。 隨著研究的深入,越來越多的證據(jù)表明lncRNA 參與調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、蛋白質(zhì)翻譯和組蛋白乙酰化等生物學(xué)過程。 既往研究顯示lncRNA 可作為致癌基因或抑癌基因,影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[4-13];HAGLR 反義長鏈非編碼RNA(HAGLR opposite strand long non-coding RNA, lncRNA HAGLROS)被證實(shí)在多種人類惡性腫瘤中起重要調(diào)控作用,可作為臨床診治的潛在標(biāo)志物和患者的預(yù)后評估指標(biāo)。

1 HAGLROS 概述

HAGLROS 是新發(fā)現(xiàn)的長度為699 個(gè)核苷酸的長鏈非編碼RNA,主要定位于細(xì)胞質(zhì)。 研究表明HAGLROS 過表達(dá)可通過抑制mTOR 介導(dǎo)的P13K/Akt/mTOR 信號通路調(diào)控細(xì)胞自噬從而促進(jìn)帕金森氏病的進(jìn)展;HAGLROS 可靶向miR-20a-5p 調(diào)控高糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞的增殖與凋亡;在脂多糖引發(fā)的肺炎細(xì)胞中,HAGLROS 還可通過miR-100/NF-κB軸調(diào)控細(xì)胞自噬進(jìn)而加重炎癥損傷[14-16]。 此外,研究顯示HAGLROS 在胃癌、肝癌和結(jié)直腸癌等諸多惡性腫瘤中呈異常高表達(dá)并且存在不同的分子調(diào)控機(jī)制,探明HAGLROS 在腫瘤中的作用機(jī)制將為疾病早期診斷與臨床治療提供新的思路。

2 HAGLROS 與腫瘤

2.1 HAGLROS 與胃癌

Chen 等[17]對84 例胃癌患者腫瘤組織與癌旁正常組織進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)

(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)檢測發(fā)現(xiàn)HAGLROS 在腫瘤組織中表達(dá)更高;數(shù)據(jù)分析顯示HAGLROS 表達(dá)水平與癌腫浸潤深度、TNM 分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān),并且高水平表達(dá)的HAGLROS 往往提示預(yù)后不良。 體外細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:利用小干擾RNA 外源性沉默胃癌細(xì)胞中HAGLROS 的表達(dá)后,腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲遷移能力顯著下降。 隨后該實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)通過生物信息學(xué)預(yù)測發(fā)現(xiàn)HAGLROS 與miR-100-5p 及miR-100-5p 與自噬抑制因子哺乳動物雷帕霉素靶點(diǎn)(mechanistic target of rapamycin kinase, mTOR)間存靶向在結(jié)合位點(diǎn);載體構(gòu)建及雙熒光素酶報(bào)告基因檢測(luciferase)實(shí)驗(yàn)證實(shí)HAGLROS 可作為競爭性內(nèi)源RNA 吸附miR-100-5p 來阻斷miR-100-5p 對下游基因mTOR 3'-UTR 的靶向作用,進(jìn)而上調(diào)腫瘤細(xì)胞內(nèi)mTOR 的表達(dá)(mTOR 蛋白可以形成mTORC1 復(fù)合體,通過調(diào)控自噬相關(guān)基因表達(dá)來抑制細(xì)胞自噬)。 進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:下調(diào)胃癌腫瘤細(xì)胞內(nèi)HAGLROS 的表達(dá)后mTORC1 活性明顯下降且細(xì)胞內(nèi)自噬抑制因子p62 表達(dá)水平降低。 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示:過表達(dá)的HAGLROS 通過內(nèi)源性競爭吸附miR-100-5p,促進(jìn)下游靶基因mTOR 的表達(dá)及復(fù)合體mTORC1 的形成,從而抑制細(xì)胞自噬來促進(jìn)胃癌腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2.2 HAGLROS 與肝細(xì)胞癌

肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是世界范圍內(nèi)最常見的惡性腫瘤之一,復(fù)發(fā)率高且預(yù)后較差;手術(shù)切除作為目前最有效的治療方法仍存在復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)[18-20]。 為探索新的分子診斷標(biāo)記物和治療靶點(diǎn),Wei 等[21]對68 例HCC 患者腫瘤組織及癌旁正常組織進(jìn)行定量檢測及臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn):腫瘤組織中HAGLROS 的表達(dá)水平明顯更高,并且HAGLROS 的表達(dá)水平越高,患者的術(shù)后生存時(shí)間越短;同時(shí)HAGLROS 的表達(dá)水平與癌腫分化程度和腫瘤分期存在顯著的相關(guān)性。深入研究發(fā)現(xiàn):外源性沉默腫瘤細(xì)胞(Huh7、MHCC94H 和HepG2.2.15)內(nèi)HAGLROS 的表達(dá)可抑制HCC 的細(xì)胞活力,減弱腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移;與此同時(shí)細(xì)胞內(nèi)caspase-3 等凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)水平明顯降低,并且細(xì)胞的自噬能力顯著增強(qiáng)。 隨后的機(jī)制研究結(jié)果顯示:HAGLROS 與miR-5905 及miR-5905 與有自噬抑制效應(yīng)的自噬相關(guān)因子12(autophagy related 12, ATG12)[22]存在相同結(jié)合位點(diǎn);且過表達(dá)的HAGLROS 可部分逆轉(zhuǎn)過表達(dá)miR-5905 導(dǎo)致的HCC 腫瘤細(xì)胞內(nèi)ATG12 的表達(dá)降低。該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果提示:過表達(dá)的HAGLROS 可通過miR-5905/ATG12 軸抑制HCC 腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬從而發(fā)揮促癌作用。

2.3 HAGLROS 與肝內(nèi)膽管癌

肝內(nèi)膽管癌(intrahepatic cholangiocarcinoma,ICC)是常見的肝膽系統(tǒng)惡性腫瘤,脂質(zhì)異常積累被認(rèn)為是影響ICC 發(fā)生發(fā)展的重要因素,雖然目前肝內(nèi)膽管癌患者的診斷和治療取得了一定進(jìn)展,但晚期患者的預(yù)后仍不盡如人意[23-25]。 Ma 等[26]對ICC患者腫瘤組織及癌旁正常組織進(jìn)行qRT-PCR 檢測發(fā)現(xiàn)HAGLROS 在腫瘤組織中呈異常高表達(dá)。 體外細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:外源性下調(diào)QBC939 細(xì)胞內(nèi)HAGLROS 的表達(dá)后腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移能力明顯減弱,同時(shí)QBC939 細(xì)胞中mTOR 通路相關(guān)蛋白水平下降且自噬蛋白熒光強(qiáng)度顯著升高;當(dāng)HAGLROS 過表達(dá)后,QBC939 細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累增加(TG、LDL-C 和TC 水平明顯上升)。 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示:異常高表達(dá)的HAGLROS 通過激活mTOR 信號通路來抑制細(xì)胞自噬,來對ICC 腫瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為發(fā)揮促進(jìn)作用,并且還可通過增加腫瘤ICC 細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累來促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。 此外,單多變量和Kaplan-Meier 分析以及ROC 曲線分析結(jié)果表明HAGLROS 可作為肝內(nèi)膽管癌患者獨(dú)立預(yù)后的危險(xiǎn)因素,對ICC 患者的早期診斷及臨床治療預(yù)后評估具有一定的輔助作用。

2.4 HAGLROS 與結(jié)直腸癌

對78 例結(jié)直腸癌(colorectal cancer, CRC)患者腫瘤組織與癌旁正常組織的定量檢測及臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示:HAGLROS 在CRC 腫瘤組織中表達(dá)更高;HAGLROS 異常高表達(dá)提示癌腫惡性程度高且患者術(shù)后生存時(shí)間短。 Zheng 等[27]的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)對此展開研究發(fā)現(xiàn):外源性下調(diào)腫瘤細(xì)胞內(nèi)HAGLROS 的表達(dá)后,CRC 細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移能力明顯減弱;并且低表達(dá)的HAGLROS 對CRC 細(xì)胞自噬有明顯的促進(jìn)作用。 機(jī)制研究結(jié)果顯示:生物信息學(xué)預(yù)測HAGLROS 與miR-100 和miR-100 與有促癌效應(yīng)的自噬相關(guān)因子5(autophagy related,ATG5)存在靶向作用關(guān)系;luciferase 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)HAGLROS 能夠靶向結(jié)合miR-100,同時(shí)miR-100 與ATG5 也存在靶向位點(diǎn);并且對腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)染miR-100 mimics 后可部分截制過表達(dá)HAGLROS 對ATG5 表達(dá)的調(diào)控作用(高表達(dá)的ATG5 可通過激活mTOR 通路抑制細(xì)胞發(fā)生自噬,進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展[28-33])及對腫瘤細(xì)胞惡性生物學(xué)行為的促進(jìn)作用。 由此可見,過表達(dá)的HAGLROS 通過miR-100/ATG5 軸來激活mTOR 通路,抑制結(jié)直腸癌腫瘤細(xì)胞的自噬進(jìn)而發(fā)揮促癌作用。

2.5 HAGLROS 與骨肉瘤

在骨肉瘤(osteosarcoma, OS)的研究中,Wu等[34]通過對193 例OS 患者腫瘤組織與癌旁正常組織進(jìn)行qRT-PCR 檢測發(fā)現(xiàn)HAGLROS 在腫瘤組織中的表達(dá)明顯更高。 隨后收集OS 患者臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)并建立分析模型:HAGLROS 高表達(dá)與OS 癌腫分化程度、TNM 分期和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移密切相關(guān);Kaplan-Meier 生存曲線顯示HAGLROS 高表達(dá)患者的5 年總生存期更短;多變量及Cox 回歸模型分析結(jié)果表明HAGLROS 可作為骨肉瘤患者獨(dú)立預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,提示HAGLROS 可作為骨肉瘤潛在的治療靶點(diǎn)及預(yù)后評估標(biāo)志物。 此外,Zhou 等[35]同樣發(fā)現(xiàn):HAGLROS 在CRC 腫瘤組織和腫瘤細(xì)胞內(nèi)表達(dá)明顯高于正常組織和細(xì)胞;外源性下調(diào)骨肉瘤細(xì)胞中HAGLROS 的表達(dá)后,腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力明顯受抑。 并且隨后的生物信息學(xué)預(yù)測及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:HAGLROS 可內(nèi)源性競爭吸附miR-152 來阻斷miR-152 對下游促癌因子Rho 相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶1(Rho associated coiled-coil containing protein kinase 1, ROCK1)的靶向作用,從而上調(diào)ROCK1 的表達(dá)來增強(qiáng)骨肉瘤的惡性生物學(xué)行為。

2.6 HAGLROS 與非小細(xì)胞肺癌

非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)作為肺癌的主要亞型,近年來發(fā)病率有明顯上升的趨勢[36-37]。 Wang 等[38]對NSCLC 組織樣本的qRT-PCR 檢測及患者臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示:非小細(xì)胞肺癌腫瘤組織中HAGLROS 的表達(dá)更高;高表達(dá)HAGLROS 患者癌腫的惡性程度相對更高并且總體術(shù)后生存時(shí)間更短。 細(xì)胞功能學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:外源性沉默A549 細(xì)胞內(nèi)HAGLROS后,腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移能力明顯減弱。 為了探究HAGLROS 在NSCLC 中的作用機(jī)制,該團(tuán)隊(duì)借助生物信息學(xué)預(yù)測及雙熒光素酶報(bào)告基因檢測實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn): 野生型 HAGLROS 載體與 miR-152 mimics 共轉(zhuǎn)染后細(xì)胞內(nèi)熒光素強(qiáng)度明顯降低,證實(shí)HAGLROS 與miR-152 存在靶向作用關(guān)系。 進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:轉(zhuǎn)染miR-152 mimics 后,過表達(dá)的HAGLROS 對腫瘤細(xì)胞A549 惡性生物學(xué)行為的促進(jìn)作用被部分逆轉(zhuǎn)。 后續(xù)的研究中Chen 等[39]同樣發(fā)現(xiàn):HAGLROS 在NSCLC 腫瘤組織中表達(dá)更高;轉(zhuǎn)染特異性siRNA 干擾A549 細(xì)胞內(nèi)HAGLROS 表達(dá)后,腫瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為受到明顯抑制。隨后利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)性分析、構(gòu)建非小細(xì)胞肺癌HAGLROS 表達(dá)網(wǎng)絡(luò)以及對其靶基因功能的分析結(jié)果顯示:非小細(xì)胞肺癌中HAGLROS 通過調(diào)控目的基因的表達(dá)進(jìn)而參與剪切體、DNA 復(fù)制、細(xì)胞周期和染色體分離的調(diào)控。 綜上所述:過表達(dá)的HAGLROS 通過多種調(diào)控途徑促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生發(fā)展,并可能成為NSCLC 臨床治療的潛在靶點(diǎn),對NSCLC 患者的診斷及預(yù)后評估有一定的指導(dǎo)意義。

2.7 HAGLROS 與卵巢癌

卵巢癌(ovarian cancer, OC)是女性常見的惡性腫瘤之一,由于進(jìn)展無明顯癥狀多數(shù)患者在確診時(shí)已處于晚期,目前手術(shù)切除和化療是卵巢癌的主要治療方法但患者預(yù)后均不理想[40-42]。 為了探索卵巢癌發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制,Yang 等[43]使用GEPIA數(shù)據(jù)庫分析并對患者腫瘤組織進(jìn)行定量檢測發(fā)現(xiàn)HAGLROS 在卵巢癌組織中表達(dá)明顯更高;患者臨床病理學(xué)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明,HAGLROS 高表達(dá)組患者的總生存時(shí)間顯著降低并且HAGLROS 表達(dá)水平與腫瘤分期、癌腫浸潤深度及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。 進(jìn)一步的研究指出HAGLROS 與miR-100 間存在靶向作用:生物信息學(xué)預(yù)測提示HAGLROS 與miR-100 存在結(jié)合位點(diǎn);TCGA 數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)371 例OS 腫瘤樣本中miR-100 與HAGLROS 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。 隨后實(shí)驗(yàn)人員對miR-100 目的基因進(jìn)行預(yù)測和功能分析:miR-100 下游靶基因主要參與調(diào)控細(xì)胞分解代謝、蛋白多糖生物合成及蛋白酶體泛素降解過程的正向調(diào)控;并且目的基因主要富集于MAPK以及調(diào)控干細(xì)胞多能性的信號通路中;此外,PPI 網(wǎng)絡(luò)揭示mTOR 與鋅和環(huán)指2(zinc and ring finger 2,ZNRF2) 為樞紐基因。 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出:HAGLROS 可作為卵巢癌診斷與評估預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)記物;過表達(dá)的HAGLROS 可與miR-100 直接結(jié)合來促進(jìn)mTOR 和ZNRF2 的表達(dá),激活mTOR 通路從而促進(jìn)卵巢癌的發(fā)生發(fā)展。

3 展望

在腫瘤之外的研究中,lncRNA HAGLROS 被證實(shí)可通過調(diào)控多種信號通路,例如:P13K/Akt/mTOR 信號通路和NF-κB 信號通路等影響細(xì)胞自噬從而調(diào)控疾病的進(jìn)展。 這些結(jié)果為腫瘤中l(wèi)ncRNA HAGLROS 效應(yīng)的研究提供了新的思路。 隨著研究的深入,lncRNA HAGLROS 作為新發(fā)現(xiàn)的在諸多惡性腫瘤中呈異常高表達(dá)的lncRNA,不僅可通過mTOR 信號通路以及MAPK 信號通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞的自噬過程,還能借助內(nèi)源性競爭機(jī)制結(jié)合下游miRNA 來調(diào)控靶基因的表達(dá),對腫瘤的增殖、遷移侵襲和自噬等過程產(chǎn)生影響。 此外,諸多臨床數(shù)據(jù)分析結(jié)果也提示lncRNA HAGLROS 對腫瘤的診斷及患者預(yù)后評估有一定的輔助作用,其因此有成為腫瘤診療新的生物學(xué)標(biāo)志物的潛力。 進(jìn)一步挖掘lncRNA HAGLROS 在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及具體調(diào)控機(jī)制,將有助于為患者的診斷與治療提供新的方向。