長(zhǎng)鏈非編碼RNA在泌尿系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展

朱一平 綜述 葉定偉 審校

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院泌尿外科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海200032

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長(zhǎng)鏈非編碼RNA在泌尿系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展

朱一平 綜述 葉定偉 審校

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院泌尿外科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海200032

［摘要］長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一類長(zhǎng)度大于200個(gè)的核苷酸，并不具備編碼蛋白質(zhì)功能的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。它最初被認(rèn)為是RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，并不具有任何生物學(xué)功能。但最近的研究表明，lncRNA可以在多個(gè)層面參與人體內(nèi)多種重要的調(diào)控過(guò)程，并且與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)。本研究對(duì)在泌尿系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

［關(guān)鍵詞］長(zhǎng)鏈非編碼RNA；泌尿系統(tǒng)腫瘤；基因表達(dá)

Long noncoding RNAs in urological neoplasms

ZHU Yiping, YE Dingwei
（Department of Urology,Fudan University Shanghai Cancer Center, Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China）

Correspondence to:YE Dingwei E-mail:dwyeli@163.com

［Abstract］Long non-coding RNAs（lncRNAs）are de fi ned as transcripts longer than 200 nt without coding capacities.Although they were initially argued to be transcriptional by-products of RNA polymerase Ⅱ, recent evidence suggests that lncRNAs have been associated with a spectrum of biological processes, and aberrant lncRNA expression may be a major contributor to tumorigenesis, progression and prognosis.This study summarizes the up-to-date studies on lncRNAs in urological neoplasms.

［Key words］Long non-coding RNAs; Urological neoplasms; Gene expression

隨著人類基因組計(jì)劃的完成，人們發(fā)現(xiàn)目前已知的20 000～25 000條蛋白編碼基因僅占所有基因組序列的不到2%，至少90%的堿基轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）［1-2］。高等生物拓寬其分子水平多樣性并不取決于基因的數(shù)目，而主要依靠對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控來(lái)完成。人類基因組中的非編碼RNA（包括lncRNA、microRNA、siRNA和piRNA等）實(shí)際上組成了一個(gè)復(fù)雜的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)多種重要的生物學(xué)功能起到關(guān)鍵調(diào)控作用。本研究對(duì)長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）在泌尿系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 lncRNA的分類、功能和調(diào)控機(jī)制概述

根據(jù)轉(zhuǎn)錄本的長(zhǎng)度，非編碼RNA可以分為小分子非編碼RNA（轉(zhuǎn)錄本＜200 nt）和lncRNA（轉(zhuǎn)錄本200 nt～10 kb）。在人體內(nèi)，lncRNA的數(shù)量占全部非編碼RNA的大部分，它最初被認(rèn)為是RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，并不具有任何生物學(xué)功能［3］。但最近的研究表明，lncRNA可以在多個(gè)層面（包括表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控）參與人體內(nèi)多種重要的調(diào)控過(guò)程，如X染色體沉默、基因組印記以及染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾和核內(nèi)運(yùn)輸?shù)龋?］。lncRNA調(diào)控基因表達(dá)的方式存在著豐富的多樣性，在不同的機(jī)制中，lncRNA扮演的角色可能不同，其自身既可作為主要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，又可作為共調(diào)控因子之一，與其他組分一起在基因表達(dá)過(guò)程中發(fā)揮調(diào)控作用。

lncRNA的編碼基因在基因組范圍內(nèi)的分布廣泛，可以位于編碼mRNA基因的外顯子或內(nèi)含子中，也可以位于編碼mRNA基因之間的序列。根據(jù)轉(zhuǎn)錄基因與鄰近的蛋白編碼基因的位置，lncRNA可分為3種類型：插入型（lncRNA轉(zhuǎn)錄基因遠(yuǎn)離蛋白編碼基因），反義轉(zhuǎn)錄本型（lncRNA從蛋白編碼基因的反義鏈轉(zhuǎn)錄得到）和基因內(nèi)型（lncRNA從基因的內(nèi)含子區(qū)轉(zhuǎn)錄得到）［4-5］。

2 lncRNA在常見(jiàn)腫瘤中的功能和作用機(jī)制

由于對(duì)基因表達(dá)的多個(gè)環(huán)節(jié)具有調(diào)控作用，lncRNA也成為目前腫瘤學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。隨著lncRNA芯片與RNA深度測(cè)序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，研究者發(fā)現(xiàn)在肝癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、膠質(zhì)瘤和胃癌等多種腫瘤中都存在著lncRNA的異常表達(dá)［6-11］。然而相對(duì)于目前篩查出的數(shù)萬(wàn)條lncRNA而言，已經(jīng)鑒定出功能和作用機(jī)制的lncRNA僅占很小一部分。

Yang等［12］研究發(fā)現(xiàn)，在HBV相關(guān)肝癌中l(wèi)ncRNA-HEIH表達(dá)明顯增高，并且與較差的預(yù)后相關(guān)。它可以通過(guò)與EZH2蛋白的結(jié)合來(lái)招募PRC2進(jìn)而抑制下游靶基因的表達(dá)，并使細(xì)胞周期阻滯于G0/G1期。HOTAIR是一條長(zhǎng)2 200 bp的lncRNA，在乳腺癌中的表達(dá)水平是正常乳腺組織的2 000倍。它可以通過(guò)與PRC2蛋白結(jié)合調(diào)節(jié)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化以增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的侵襲力，并且其高表達(dá)與乳腺癌的轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)［13-14］。MALAT1是另一個(gè)研究廣泛的lncRNA，最初被證實(shí)與肺腺癌的轉(zhuǎn)移相關(guān)，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，其在肝癌、胰腺癌和乳腺癌等腫瘤中高表達(dá)，并且與肝移植后的肝癌復(fù)發(fā)相關(guān)［15］。體外研究還發(fā)現(xiàn)，干擾MALAT1的表達(dá)可以抑制肺腺癌細(xì)胞增殖，降低其遷移和侵襲能力［16］。從上述研究可以看出，lncRNA可以通過(guò)與其靶蛋白結(jié)合調(diào)控基因表達(dá)，進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移及細(xì)胞周期等關(guān)鍵特性，并且與腫瘤的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移及預(yù)后等因素密切相關(guān)。

3 泌尿系統(tǒng)腫瘤中l(wèi)ncRNA的調(diào)控效應(yīng)研究

3.1 lncRNA在前列腺癌中的表達(dá)及調(diào)控機(jī)制

在泌尿系統(tǒng)腫瘤中，lncRNA的研究最早始于前列腺癌領(lǐng)域。PCA3是一種特異性表達(dá)于前列腺癌中的lncRNA，在癌組織中的表達(dá)明顯高于正常前列腺組織［17］。Cao等［18］研究表明，PCA3高表達(dá)于前列腺癌患者的尿液，聯(lián)合分析尿液中包括PCA3在內(nèi)的多個(gè)腫瘤標(biāo)志物，可以明顯提高前列腺癌診斷的靈敏度和特異度。這提示lncRNA可以作為腫瘤患者特異性診斷和隨訪的重要指標(biāo)。Ren等［19］通過(guò)RNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)，lncRNA PCA3、FR0348383和MALAT-1在中國(guó)人群前列腺癌組織中的過(guò)表達(dá)率分別為80%、72.5%和82.5%，F(xiàn)R0257520在癌組織中的低表達(dá)率為82.5%。在歐美人群中尚未發(fā)現(xiàn)的融合基因CTAGE5-KHDRBS3和USP9Y-TTTY15在中國(guó)人群中卻有很高的表達(dá)頻率。

Fu等［20］研究發(fā)現(xiàn)，在非洲裔美國(guó)人的前列腺癌中，一種名為PCGEM1的lncRNA過(guò)量表達(dá)導(dǎo)致了癌細(xì)胞的增殖和克隆形成，在LNCap細(xì)胞中過(guò)表達(dá)PCGEM1可以抑制多種化療藥物誘導(dǎo)的凋亡，PCGEM1調(diào)控前列腺癌的發(fā)生進(jìn)程，是潛在的前列腺癌標(biāo)志物。PRNCR1是一種定位于8號(hào)染色體長(zhǎng)臂的lncRNA，研究表明其高表達(dá)于多種前列腺癌細(xì)胞中，下調(diào)其表達(dá)可以抑制前列腺癌細(xì)胞的活性及雄激素受體（androgen receptor，AR）的活化［21］。最新的研究發(fā)現(xiàn)，上述2條lncRNA在侵襲性前列腺癌中高表達(dá)，并且通過(guò)與AR結(jié)合明顯增強(qiáng)了配體依賴及配體非依賴的AR介導(dǎo)的基因活化程序，從而促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞增殖。通過(guò)shRNA干擾其表達(dá)可以明顯抑制去勢(shì)抵抗性前列腺癌移植瘤的生長(zhǎng)，因此這2條lncRNA可以作為去勢(shì)抵抗性前列腺癌的治療靶點(diǎn)［22］。

3.2 膀胱癌中l(wèi)ncRNA的研究進(jìn)展

目前在膀胱癌中l(wèi)ncRNA的研究主要集中在UCA1、MALAT1、ncRAN、GAS5和H19等幾條lncRNA上。Ying等［23］研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1在膀胱癌組織中的表達(dá)明顯高于癌旁組織，并且在轉(zhuǎn)移性癌中表達(dá)最高。進(jìn)一步研究證實(shí)，MALAT1可以通過(guò)激活wnt信號(hào)通路促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而增強(qiáng)膀胱癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。Yang等［24］研究發(fā)現(xiàn)，UCA1可以通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)通路來(lái)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子CREB的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控膀胱癌細(xì)胞的增殖和細(xì)胞周期。GAS5是最近發(fā)現(xiàn)的一條與細(xì)胞增殖相關(guān)的lncRNA。Liu等［25］研究發(fā)現(xiàn)，GAS5在膀胱癌組織和細(xì)胞中低表達(dá)，并且下調(diào)GAS5的表達(dá)可以通過(guò)調(diào)控CDK6細(xì)胞周期蛋白促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞增殖。H19是最早發(fā)現(xiàn)的lncRNA之一。最近的研究發(fā)現(xiàn)，它在膀胱癌組織中表達(dá)明顯高于正常膀胱組織，并且上調(diào)其表達(dá)可以通過(guò)調(diào)控ID2 及EZH2蛋白的表達(dá)在體內(nèi)外促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移［26-27］。Zhu等［28］最近進(jìn)一步證實(shí)了膀胱癌中存在著廣泛的lncRNA的異常表達(dá)，這些異常表達(dá)的lncRNA通過(guò)與蛋白編碼基因的相互作用來(lái)調(diào)控膀胱癌的一系列生物學(xué)功能。

3.3 腎癌中l(wèi)ncRNA的研究進(jìn)展

與前列腺癌和膀胱癌相比，腎癌中l(wèi)ncRNA的研究還處于起步狀態(tài)。Yu等［29］通過(guò)lncRNA芯片研究發(fā)現(xiàn)，相比正常腎組織，腎癌標(biāo)本中存在著數(shù)千條異常表達(dá)的lncRNA，這些lncRNA可能對(duì)腎癌的生物學(xué)行為起到調(diào)控作用。Fachel等［30］對(duì)18例腎細(xì)胞癌和11例癌旁組織標(biāo)本進(jìn)行了lncRNA芯片檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，腎癌中存在廣泛的內(nèi)含子區(qū)域反義lncRNA的差異表達(dá)，這些差異表達(dá)的lncRNA很可能在腎癌的惡性轉(zhuǎn)化及生物學(xué)行為調(diào)控中起到重要作用。Qiao等［31］研究發(fā)現(xiàn)，GAS5在腎癌中表達(dá)明顯降低，過(guò)表達(dá)GAS5可以抑制腎癌細(xì)胞增殖并且誘導(dǎo)凋亡。因此，GAS5在腎癌中起抑癌基因的作用，并且可以作為腎癌治療的潛在靶點(diǎn)。

4 總結(jié)

隨著高通量測(cè)序技術(shù)以及生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)在泌尿系統(tǒng)常見(jiàn)腫瘤（包括前列腺癌、膀胱癌和腎癌）中存在著廣泛的lncRNA異常表達(dá)，這些lncRNA可以通過(guò)與其靶蛋白結(jié)合調(diào)控基因表達(dá)，進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為，并且與腫瘤的復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和預(yù)后等因素密切相關(guān)。這些起到癌基因或抑癌基因作用的lncRNA將來(lái)很可能成為癌癥治療的靶點(diǎn)，并有可能作為新型的遺傳分子標(biāo)志物用于疾病的診斷及療效預(yù)測(cè)。

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收稿日期：（2014-03-07 修回日期：2015-05-12）

通信作者：葉定偉 E-mail:dwyeli@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（81302216）；教育部博士點(diǎn)基金（20130071110056）。

中圖分類號(hào)：R737

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-3639（2016）01-0117-04

DOI:10.3969/j.issn.1007-3969.2016.01.019