長鏈非編碼RNA在前列腺癌中的研究進展

王明生，李均，吳志平，2

(1.貴州醫(yī)科大學，貴陽 550000； 2.黔南州人民醫(yī)院泌尿外科，貴州 都勻 558000)

前列腺癌在男性惡性腫瘤中居第二位，也是男性惡性腫瘤死亡的第五大原因，據(jù)估計，2018年全世界有近130萬新發(fā)前列腺癌病例以及約35.9萬的相關(guān)死亡病例[1]。我國前列腺癌的發(fā)病率呈明顯升高趨勢，全國惡性腫瘤調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，前列腺癌的發(fā)病率為63.4%，病死率為26.6%[2]。目前主要應(yīng)用前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)聯(lián)合前列腺穿刺活檢診斷前列腺癌，但PSA特異性較差，可能導致前列腺癌的過度診療[3]。近年來，長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)逐漸成為惡性腫瘤領(lǐng)域的研究熱點，其組織表達譜廣泛，組織和細胞表達的特異性較強，可對基因表達進行多水平調(diào)節(jié)，并在促進或抑制腫瘤進展中起關(guān)鍵作用，具有重要的生物學意義[4-5]。研究表明，lncRNA與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展及調(diào)控機制密切相關(guān)[6-8]。lncRNA在前列腺癌診斷、治療及預后方面具有巨大的臨床應(yīng)用潛力，可能有助于前列腺癌早期診斷、靶向治療等?，F(xiàn)就lncRNA在前列腺癌中的相關(guān)研究進展予以綜述。

1 lncRNA的概述

1.1lncRNA的定義 非編碼RNA是不編碼蛋白質(zhì)的RNA轉(zhuǎn)錄本，根據(jù)長度分為兩大類：一類是長度在18～200 nt的小非編碼RNA，另一類是長度>200 nt的lncRNA，lncRNA以RNA形式在多種層面(表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等)調(diào)控基因的表達水平[4,9]。

1.2lncRNA的特征 GENCODE注釋項目建立了迄今為止最大的人類lncRNAs目錄，并提供了人類lncRNAs結(jié)構(gòu)組織和基因組處理的共同特征[6]，主要表現(xiàn)為：①lncRNAs是獨立的轉(zhuǎn)錄單位，無蛋白編碼潛力，而不僅僅是相鄰未被識別蛋白質(zhì)編碼轉(zhuǎn)錄本的延伸。②表達的lncRNA基因具有與活性轉(zhuǎn)錄相關(guān)的典型組蛋白修飾，但與蛋白質(zhì)編碼基因相比，其組織特異性表達普遍較低。③lncRNA和蛋白質(zhì)編碼基因在長度、處理和剪接信號方面具有相似性。④lncRNA基因?qū)儆谶M化保守家族，進化速度快于蛋白質(zhì)編碼基因，其中序列相似性可能主要保存在參與二級結(jié)構(gòu)形成的區(qū)域。

1.3lncRNA的功能 lncRNA具有多種功能，包括調(diào)控順式或反式轉(zhuǎn)錄、組織核結(jié)構(gòu)域、調(diào)控蛋白質(zhì)或RNA分子[7]。有研究認為，一些lncRNA可以編碼小的蛋白質(zhì)[7-8,10]。lncRNA可誘導參與轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)與其結(jié)合，阻止蛋白復合物在DNA序列的定位，從而調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄作用[11]。lncRNA也可與轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合，定位到特定DNA序列上，調(diào)控順式或反式轉(zhuǎn)錄。Huang等[12]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-PVT1可直接結(jié)合YY1轉(zhuǎn)錄因子，結(jié)合物作用于YY1的序列位點并激活轉(zhuǎn)錄。單個lncRNA分子還可與多個相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，發(fā)揮蛋白質(zhì)泛素化支架功能[13]。Yoon等[8]通過實驗發(fā)現(xiàn)，Ataxin-1蛋白的泛素化增強可能與lncRNA-HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)細胞質(zhì)存在有關(guān)，因為泛素連接酶Dzip 3定位于細胞質(zhì)，而泛素化底物Mex3b和Snoportin-1在細胞核和細胞質(zhì)，提示lncRNA-HOTAIR促進的泛素化可能與此有關(guān)，表明lncRNA-HOTAIR有增強E3介導的底物蛋白泛素化的支架功能。此外，一些lncRNA可被特異性轉(zhuǎn)錄，并作為信號傳導分子參與特殊信號通路的轉(zhuǎn)導[14]。

2 與前列腺癌相關(guān)的lncRNA

lncRNA與惡性腫瘤的發(fā)生和進展密切相關(guān)。近年來，研究較多的與前列腺癌的發(fā)生、侵襲遷移、診斷、治療及預后相關(guān)的lncRNA主要有C端結(jié)合蛋白1反義RNA(C-terminal binding protein 1 antisense RNA，CTBP1-AS)、前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3，PCA3)、HOTAIR和雄激素受體(androgen receptor，AR)調(diào)控的lncRNA。

2.1CTBP1-AS CTBP1-AS是一種依賴AR信號通路激活致癌機制的lncRNA，能促進前列腺癌細胞的生長[4]。CTBP1-AS可能是一種非典型的反義非編碼RNA，可作為順式和反式基因表達的調(diào)節(jié)因子[15]。Takayama等[15]研究發(fā)現(xiàn)，CTBP1-AS是AR的核心抑制因子，主要位于細胞核，在前列腺癌組織中的表達普遍上調(diào)。CTBP1-AS通過順式調(diào)節(jié)作用抑制CTBP1轉(zhuǎn)錄，使AR表達增加，促進前列腺癌細胞的增殖；在反式調(diào)節(jié)途徑中，CTBP1-AS可引導PTB相關(guān)剪接因子到達內(nèi)源性靶基因的調(diào)控區(qū)，抑制抑癌基因的轉(zhuǎn)錄表達，從而促進腫瘤生長。CTBP1是AR的轉(zhuǎn)錄抑制因子，正常水平CTBP1能夠維持前列腺細胞的正常狀態(tài)，由此推斷，前列腺癌過度消耗CTBP1加速了前列腺癌細胞的增殖和侵襲[16]。隨后，Dalton等[17]得到了一致的研究結(jié)論。

2.2PCA3 PCA3最早由Bussemakers等[18]提出，以DD3(differential display code 3)命名，在前列腺癌中呈高表達。PCA3基因位于第9號染色體q21～22上，由4個外顯子組成，最常見的轉(zhuǎn)錄本由外顯子1、3、4a和4b組成[19]。PCA3 RNA的產(chǎn)物含有高密度的終止密碼子，表明其是無法編碼蛋白質(zhì)的非編碼RNA，其生物學功能尚不完全清楚[20]。PCA3的表達影響包括AR輔助因子在內(nèi)的前列腺癌細胞系LNCaP和PC3的多基因轉(zhuǎn)錄，促進了原癌AR靶基因的表達[21]。因PCA3在前列腺癌組織的高表達具有較高的靈敏度 (52%～58%)和特異度(72%～87%)，有助于前列腺癌的診斷[22]。

2012年2月，美國食品藥品管理局批準PCA3用于前列腺癌的篩查，可在穿刺活檢前對前列腺癌進行風險評估[21]。Neveu等[23]將PCA3啟動子導入一種三級轉(zhuǎn)錄放大系統(tǒng)(PCA3-3STA)，轉(zhuǎn)染到正常前列腺及原發(fā)性前列腺癌組織中，培養(yǎng)后分離活檢發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性前列腺癌活檢組織產(chǎn)生的光信號是正常前列腺組織的4.4倍(P<0.000 1)，由此可見，基于PCA3的特異表達系統(tǒng)對前列腺癌具有潛在的靶向性，且精確性較高，在靶向治療方面具有應(yīng)用潛力。

2.3HOTAIR HOTAIR是一種致癌lncRNA，可通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控參與實體腫瘤的進展[4]。HOTAIR在雄激素剝奪治療后和去勢耐藥前列腺癌(castration-resistant prostate cancer，CRPC)組織中明顯升高[24-25]。HOTAIR與AR蛋白結(jié)合，阻止E3泛素蛋白質(zhì)連接酶MDM2通過相同的結(jié)構(gòu)域與AR的相互作用，從而抑制AR泛素化，防止AR蛋白降解，提高AR蛋白的穩(wěn)定性，這一機制可促進前列腺癌細胞的生長和侵襲[24,26]。Zhang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，敲除CRPC細胞株C4-2B的HOTAIR基因可明顯抑制癌細胞增殖，表明HOTAIR表達是CRPC細胞生長所必需的，恩雜魯胺通過消耗HOTAIR減少CRPC細胞的生長，而耐恩雜魯胺前列腺癌細胞中HOTAIR顯著上調(diào)，證明HOTAIR可作為CRPC的耐藥生物標志物，并可能成為CRPC治療干預的靶點。此外，HOTAIR還可通過神經(jīng)內(nèi)分泌通路影響CRPC，有研究表明，HOTAIR可作為阻遏元件-1的沉默轉(zhuǎn)錄因子促進CRPC的神經(jīng)內(nèi)分泌分化，加速CRPC的進展[27]。

2.4AR調(diào)控的lncRNA AR在正常前列腺和前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。AR調(diào)控的lncRNA在前列腺癌組織中呈高表達，且具有特異性。Zhang等[27]采用轉(zhuǎn)錄組分析法發(fā)現(xiàn)了AR調(diào)控的長鏈非編碼RNA1(AR-regulated long non-coding RNA1，ARLNC1)，通過對TCGA隊列樣本的研究發(fā)現(xiàn)，ARLNC1在前列腺癌中表達具有高度特異性，是局限性和轉(zhuǎn)移性前列腺癌中差異表達最明顯的基因之一。敲低ARLNC1可抑制被AR正向調(diào)節(jié)的基因，而被AR負向調(diào)節(jié)的基因表達上調(diào)；此外，ARLNC1和AR轉(zhuǎn)錄本共同在細胞核定位，通過RNA-RNA相互作用穩(wěn)定AR轉(zhuǎn)錄，故推測ARLNC1通過維持正反饋回路使AR信號增強，促進前列腺癌進展[27]。目前，ARLNC1在前列腺癌進展中的具體作用機制尚不清楚，但未來利用其作為藥物靶點有望開拓前列腺癌靶向治療的新方法。另有研究發(fā)現(xiàn)了lncRNA肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)，證實了雄激素刺激后前列腺癌細胞中MALAT1以及AR的表達增加，無論前列腺癌患者是否接受雄激素治療，miR-320b沉默MALAT1均可導致AR信號轉(zhuǎn)導通路失活，進而抑制前列腺癌細胞的增殖和細胞周期進程，表明MALAT1受AR調(diào)控并對AR信號通路起正反饋作用，可促進前列腺癌細胞增殖并加速細胞周期進程，而miR-320b與MALAT1結(jié)合能夠抑制上述正反饋回路，故認為MALAT1可能成為前列腺癌的診斷標志物及治療CRPC的有效靶向位點[25]。

現(xiàn)有研究中，大部分lncRNA在惡性腫瘤組織的表達上調(diào)。Lingadahalli等[28]發(fā)現(xiàn)了一個直接受AR調(diào)控的lncRNA——LINC00844，LINC00844在前列腺癌細胞中呈低表達，預示患者預后較差、生化復發(fā)率升高，表明LINC00844是一種新型的AR共調(diào)節(jié)因子，可在雄激素轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)和前列腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用，在前列腺癌的診斷和治療中具有潛在價值。綜上所述，受AR調(diào)控的lncRNAs在前列腺癌細胞增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲中起關(guān)鍵作用，對前列腺癌的診斷及治療具有潛在的臨床應(yīng)用價值，但仍需進一步的研究。

3 lncRNA與前列腺癌的診斷

目前，PSA主要用于前列腺癌的前期篩查，病理學檢查仍是前列腺癌診斷的金標準，PSA篩查存在明顯的局限性，誤診率高[3,29]。如前列腺增生癥患者PSA可能升高，為明確診斷需行前列腺穿刺活檢，造成過度診療，給患者帶來痛苦，導致醫(yī)療費用增加。因此，需要尋找一種特異性強、靈敏度高、精準、安全的前列腺癌診斷標志物。

近年來，lncRNA作為前列腺癌診斷標志物的研究取得了很大進步。一項基于PCA3在我國男性前列腺增生與前列腺癌診斷價值的研究表明，PCA3在前列腺癌組織的表達增高，可提高前列腺癌的診斷效率，與體內(nèi)PSA水平無關(guān)，但該研究存在局限性，目前對PCA3的研究僅局限于前列腺癌組織，臨床應(yīng)用價值有限，對尿液中PCA3的探索研究將為臨床診斷提供更大幫助[30]。Wang等[20]搜集了594例前列腺癌篩查患者的臨床資料，對其前列腺穿刺活檢結(jié)果與尿液中PCA3/PSA RNA進行分析對比發(fā)現(xiàn)，尿液PCA3/PSA RNA異常評分的發(fā)生率與經(jīng)組織學活檢臨床診斷為前列腺癌的患者數(shù)目顯著相關(guān)(P<0.001)，檢測靈敏度為66.27%，特異度為80.94%，表明PCA3是診斷前列腺癌的可靠指標。Bayat等[31]對可能與前列腺癌相關(guān)的Prcat17.3、Prcat38、Prcat47、Cat2184.4四種lncRNA基因表達及其鑒別前列腺癌與良性前列腺增生的能力進行分析發(fā)現(xiàn)，Prcat17.3、Prcat38、Cat2184.4具有作為潛在生物標志物鑒別前列腺癌與良性前列腺增生的優(yōu)勢，其中Prcat17.3的穩(wěn)定性較好。綜上所述，lncRNA在正常前列腺組織與腫瘤前列腺組織之間以及原發(fā)性與轉(zhuǎn)移性前列腺癌組織之間存在差異表達，是可能的前列腺癌生物標志物來源。

4 lncRNA與前列腺癌的治療與預后

原發(fā)性前列腺癌通常呈激素依賴性。早期局限性前列腺癌可行前列腺癌根治術(shù)，患者的5年生存率接近100%[3]。雄激素剝奪治療是晚期或轉(zhuǎn)移性前列腺癌的一線治療方法，患者對治療的初始反應(yīng)率高，但雄激素剝奪治療后的病情緩解往往較短暫，約20%的病例進展為CRPC[32]。前文提到ARLNC1在前列腺癌的進展中起關(guān)鍵作用，雖然其作用機制尚不清楚，但利用其作為藥物靶點有望開拓靶向治療的新方法，利用靶向ARLNC1的反義寡核苷酸治療建模的小鼠后，腫瘤生長速度的確放緩，間接證明了其靶向治療作用[27]。研究發(fā)現(xiàn)，低表達膀胱癌干細胞(low expressed in bladder cancer stem cells，LBCS)是一種新型lncRNA，其在CRPC細胞株及組織中低表達，通過LBCS-hnRNP-AR mRNA軸調(diào)控轉(zhuǎn)錄，LBCS通過引導hnRNPK與AR mRNA的5′非編碼區(qū)直接相互作用，從而抑制PCA的去勢抗性；此外，LBCS的下調(diào)與前列腺癌患者Gleason評分、T分期及預后有關(guān)[32]?？梢姡琇BCS不僅是CRPC治療的新發(fā)現(xiàn)，還可能成為前列腺癌的預后指標。

Mehra等[33]研究發(fā)現(xiàn)，第2號染色體與前列腺-1相關(guān)位點lncRNA的高表達與局限性前列腺癌臨床預后不良和高風險臨床病理特征相關(guān)，具體表現(xiàn)為術(shù)后PSA復發(fā)時間明顯縮短、Gleason評分≥8以及癌細胞浸潤精囊等。另有研究表明，前列腺癌患者血漿?；撬嵘险{(diào)基因1水平升高，與PSA水平、Gleason分級及TNM分期有關(guān)，?；撬嵘险{(diào)基因1對前列腺癌患者的預后評估具有一定的價值[5]。

5 小 結(jié)

lncRNAs能夠促進前列腺癌細胞的增殖、侵襲與轉(zhuǎn)移，對前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展具有重要意義，在前列腺癌的早期診斷、精準治療、預后觀察等方面具有應(yīng)用潛力。lncRNAs與Gleason評分、TNM分期、術(shù)后PSA復發(fā)時間等的相關(guān)性，對提高前列腺癌患者風險評估的準確性、判斷患者預后、確定治療建議具有重要價值。此外，作用于lncRNAs基因位點的靶向藥物可能是治療前列腺癌的新型治療方法。目前，對lncRNAs的研究尚處于實驗階段，對其功能和生理病理意義的認識仍十分有限，需要進一步的研究。