長鏈非編碼RNA HOTAIR在宮頸癌中的相關研究進展

李 靜 王玉霞 陳 杰

宮頸癌作為婦科惡性腫瘤之一，嚴重威脅全球婦女的健康及生命。據估計，2018年全世界共有569 847例新發(fā)病例和311 365例死亡病例，目前宮頸癌發(fā)病率和死亡率居女性惡性腫瘤第四位[1]，其發(fā)病原因可能與高危型HPV感染、初次性交年齡過早及性混亂等因素有關。長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類轉錄長度大于200個核苷酸的非編碼RNA分子，以往被認為不參與蛋白質編碼。近年來，隨著分子探針技術、測序技術等生物技術的進步，大量的lncRNA被發(fā)現廣泛參與真核細胞的生理及病理過程。lncRNA在疾病中的發(fā)展，尤其在影響腫瘤的惡性生物學行為及腫瘤放療抵抗方面成為當下的熱點研究。HOX轉錄反義RNA(HOTAIR)作為研究最多的lncRNA，被發(fā)現在多個腫瘤細胞中高表達，尤其在宮頸癌的相關研究中，HOTAIR與之發(fā)生發(fā)展密切相關，故探索二者之間的關系，有利于為宮頸癌在臨床診斷、治療及預后提供證據。

1 HOTAIR的概述

HOTIAR長度約為2.2 kb，位于HOX c基因簇的12q13染色體區(qū)域內，并從該簇的反義鏈轉錄，其主要功能是識別HOX D基因座中基因表達的反式調節(jié)作用。HOTAIR與多克隆抑制復合物2(Polyclonal inhibition complex，PRC2)和組蛋白去甲基化酶1(Lysine-specific demethylase 1，Lsd1)相互作用，調控與腫瘤細胞增殖、凋亡或轉移相關基因的組蛋白賴氨酸4(H3K4demet)，引導Lsd 1介導的組蛋白H3去甲基化，LSD1是阻遏物1(RE1)沉默轉錄因子(LSD1-CoREST)蛋白復合物的亞基，HOTAIR直接與染色質調節(jié)劑PRC2和Lsd 1相互作用，從而導致這些基因的轉錄沉默或激活，最終促進腫瘤細胞的惡性增殖和轉移[2]。Rinn等[3]首次發(fā)現HOTAIR在轉移的乳腺癌中高表達。其后，發(fā)現HOTAIR在人類許多腫瘤細胞中高表達(乳腺癌[4]、胰腺癌[5]、結直腸癌[6]、胃癌[7]、肝細胞癌[8]和口腔癌[9])。尤其HOTAIR與宮頸癌的關系中，發(fā)現HOTAIR可能參與了宮頸癌細胞凋亡、增殖和侵襲，并與腫瘤放化療抵抗相關等。

2 HOTAIR與宮頸癌

2.1 HOATIR在宮頸癌組織中的表達

lncRNA是具有調控基因表達的非編碼RNA，主要調控表觀遺傳學、轉錄水平及轉錄后調控等，以及包括腫瘤在內的細胞信號傳導調控，成為當下國內外腫瘤研究熱點。張艷梅、周高英等[10-13]通過實時定量RT-PCR(qRT-PCR)檢測人宮頸癌組織及癌旁組織HOTAIR mRNA的表達水平發(fā)現，HOTAIR在人類宮頸癌組織中的表達水平明顯高于癌旁組織，且其表達水平與宮頸癌患者的臨床分期、腫瘤大小及淋巴結轉移密切相關，而與患者年齡、分化水平、組織學類型、鱗狀細胞抗原(SCC)等無關。進一步研究發(fā)現宮頸癌患者行宮頸癌根治術后，血清HOTAIR水平較術前明顯下降，表明HOTAIR有望成為宮頸癌臨床診斷及術后監(jiān)測的腫瘤標記物，以及評估宮頸癌預后的獨立預測因子。Zhang等[14]研究收集了人乳頭瘤病毒(HPV)陽性的宮頸癌患者的陰道灌洗液、無宮頸瘤患者(HPV陽性、HPV陰性作為對照)陰道灌洗液，進一步分離灌洗液中細胞釋放的外泌體(Exosome)，分析兩種促癌lncRNA(HOTAIR、MALAT1)和一種抑癌lncRNA(MEG3)基因的表達差異性，發(fā)現在無瘤組(HPV陰性、HPV陽性)和宮頸癌患者的灌洗液中，HOTAIR表達水平依次上升，再次說明HOTAIR有可能成為宮頸癌預測和早期診斷的分子標志。這些研究提示HOTAIR在宮頸癌組織中存在差異性表達，可能作為癌基因參與了宮頸癌細胞增殖、分化、遷移、侵襲及凋亡等過程，并影響宮頸癌的發(fā)生發(fā)展。

2.2 HOTAIR影響宮頸癌細胞增殖

宮頸癌作為威脅全球女性生命健康的惡性腫瘤，其發(fā)生是由多因素、多環(huán)節(jié)復雜的分子調控機制相互作用而導致的疾病。張艷梅等[11]研究發(fā)現敲低HOTAIR表達后可抑制人宮頸癌Hela細胞系增殖，并將Hela細胞系的細胞周期阻滯于G0/G1期，加速了人宮頸癌Hela細胞的凋亡，證明HOTAIR在宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中起癌基因作用。HOTAIR通過下調miR-143-3P的表達后，抑制了HOTAIR對宮頸癌細胞生長的抑制作用，還調控了Bcl-2過表達，進一步減弱了miR-143-3P對宮頸癌的抑制作用，促進宮頸癌細胞的增殖[15]。

2.3 HOTAIR促進宮頸癌侵襲

侵襲是腫瘤細胞發(fā)生轉移的關鍵，包括腫瘤細胞基質的降解、細胞動力分子通路的激活以及細胞間信號轉導的轉變等。Kim等[16]研究發(fā)現，敲低HOTAIR表達后，鈣粘附蛋白E(E-cadherin)表達升高，血管內皮生長因子(VEGF)、基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)、β-連環(huán)蛋白(β-catenin)以及波形蛋白(Vimentin)表達明顯降低，促進了上皮-間質轉化(EMT)相關的轉錄因子Snail及Twist表達降低，進而抑制宮頸癌細胞侵襲。巨核細胞白血病1(Mkl1)作為一種轉錄協(xié)同活性因子，參與腫瘤細胞的轉移和細胞分化，Zheng等[17]研究發(fā)現，人宮頸癌Hela細胞系中的HOTAIR被抑制表達后，Mkl1作為miR-206的靶向基因，其表達水平降低。此外，Mkl1通過結合HOTAIR啟動子中的CARG盒來激活HOTAIR的轉錄，說明敲低HOTAIR表達以后，通過抑制miR-206和Hela細胞中的表達來調控Mkl1，證明HOTAIR在宮頸癌細胞侵襲中起重要作用。

2.4 HOTAIR與宮頸癌轉移

正常的上皮組織結構不利于惡性腫瘤細胞的侵襲，在腫瘤細胞發(fā)生轉移的過程中，細胞的遷移能力、侵襲力與上皮間質轉換的發(fā)生顯著相關[14]。而目前Kim等[16-18]多項研究表明，HOTAIR作為腫瘤生長的強誘導因子，可誘導EMT相關基因E-catenin、N-cadherin、Vimentin及Notch信號通路相關基因Notch1、HES1等基因表達，結果顯示HOTAIR通過誘導EMT和活化Notch信號，進而促進宮頸癌細胞轉移。Guo等[19]研究通過制作了抗輻射的Hela細胞(Hela-R)，證明了HeLa-R，siRNA-control+HeLa-R，siRNA-HOTAIR+HeLa-R，LiCl+HeLa-R，siRNA-HOTAIR+LiCl+HeLa-R組相比Hela對照組，其E-cadherin mRNA和蛋白表達減少，N-cadherin和Vimentin mRNA和蛋白表達增加。進一步與Hela-R組相比，siRNA-HOTAIR+HeLa-R組E-cadherin mRNA和蛋白表達增強，N-cadherin和Vimentin的mRNA和蛋白表達減弱，N-cadherin和Vimentin的mRNA和蛋白表達增強，證明了HOTAIR的降低抑制了Hela-R細胞的Wnt信號傳導途徑和上皮-間質轉化。HOTAIR通過調控EMT的進程來影響腫瘤的轉移。青蒿琥酯(Artsunate，Art)作為一種中藥成分，對多種實體瘤具有抗癌活性。Zhang等[20]研究探討Art對宮頸癌細胞的抗腫瘤轉移過程中使用RNA免疫沉淀法來測定HOTAITR和COX-2的相互作用，然后采用遷移侵襲實驗觀察Art對宮頸癌Hela細胞轉移的影響，發(fā)現了Art抑制了HOTAIR的表達也抑制了Hela細胞的轉移，可見HOTAIR參與Hela細胞的轉移，并且這一研究發(fā)現中藥能夠為阻斷宮頸癌轉移打下一定的理論基礎。

2.5 HOTAIR與宮頸癌放療抵抗

臨床上被診斷為中晚期宮頸癌的患者，失去直接手術的機會，此時放化療結合治療對于延長患者生命期顯得尤為重要。目前，宮頸癌細胞抗輻射成為影響中晚期宮頸癌患者治療的主要障礙。Guo等[19]研究探討敲低HOTAIR的表達后，抗輻射Hela-R細胞中的β-catenin、cyclinD1、c-Myc和MMP7的mRNA和蛋白表達更高。證明HOATIR激活了抗輻射Hela細胞中Wnt通路，在Hela-R細胞顯示出對放療抗性時，發(fā)現了GFP-LC3蛋白聚集增加，表明敲低的HOATIR通過Wnt信號通路減少了放射抗性細胞的增殖。HOTAIR的功能抑制可以通過抑制宮頸癌Hela細胞中的Wnt信號通路增強對放療的敏感性。

3 HOTAIR單核苷酸多樣性與宮頸癌

全基因組關聯研究(Genome-wide association studies，GWAS)分析發(fā)現了與80多種疾病和性狀相關的數百種常見的遺傳變異，其中很多已被識別的變異在基因間區(qū)域顯著缺失，不在內含子中表達，而是映射到非編碼區(qū)間[21]。越來越多的證據表明[22-23]，包括腫瘤抑癌基因或癌基因的單核苷酸多態(tài)性(SNPS)在內的體細胞突變在宮頸癌遺傳易感性中有顯著作用。Guo等[24]在一項對宮頸癌患者和正常人進行對照分析研究中探討了HOTAIR中三個單倍體標記SNP(RS920788、RS1899663及RS479314)與宮頸癌風險之間的相關性，其中HOTAIR RS920778的多態(tài)性與宮頸癌風險之間存在顯著關聯，與野生型基因相比，RS920778基因變異性攜帶者患晚期宮頸癌的風險增加2.17倍。Sharma等[25]研究顯示，含有RS9020778單核苷酸的HOTAIR內含子2區(qū)域可能存在一種潛在的增強劑，去轉染宮頸癌SIHA細胞，熒光素酶表達顯著增加，表明SNP RS920788可促進HOTAIR表達，促進宮頸癌的遺傳易感性。HPV16型癌蛋白E7通過與多種宿主調節(jié)分子相互作用和功能失活，在宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現，E7可能與高表達的PRC2復合物競爭HOTAIR轉錄物上的結合位點，這可以組織PRC2復合物(ezh2、suz12)的聚集，進一步促進靶基因的上調；因此，HOTAIR有望作為宮頸癌發(fā)生過程中HPV16癌蛋白E7的靶點之一。

4 小結與展望

目前，HOTAIR表達異常與宮頸癌及其他惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，通過改變惡性腫瘤相關的基因表達、調控細胞周期以及干擾RNA功能等途徑，促進惡性腫瘤細胞的增殖、侵襲及轉移，由此包括HOTAIR在內的lncRNA正成為當下基礎及臨床研究腫瘤治療的新靶點。宮頸癌是由多因素、多步驟導致的惡性腫瘤，HOTAIR作為極其重要的lncRNA，與宮頸癌關系的研究取得一定的進步，但其參與宮頸癌發(fā)生發(fā)展的分子機制尚未完全闡明，因此我們在此領域的進一步深入研究，有望為以后HOTAIR能作為宮頸癌診斷和治療靶點提供價值。