Lnc-miRNA軸在宮頸癌中的研究進展

丁瑤瑤綜述 魏林珍 朱姣姣 陳 凡 張倩倩 秦天生審校

大約2%的人類基因組被轉(zhuǎn)錄為RNA編碼蛋白,被轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA的基因組為大多數(shù)(ncRNAs)[1]。因為一直以來人們發(fā)現(xiàn)非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)沒有編碼的能力,所以認(rèn)為它對轉(zhuǎn)錄來說是無意義的[2]。然而隨著科研的不斷探究,越來越多的研究證明非編碼RNA是人體重要的基因水平調(diào)控因素,與人類各種疾病的演變過程密切相關(guān)。根據(jù)核苷酸長度,<200 bp的ncRNAs被劃分為小非編碼RNA(small non-coding RNAs,sncRNAs),包括microRNAs(miRNAs)、小干擾RNA(small interference RNAs,siRNA)和piwi-interaction RNAs(piRNAs),而ncRNAs >200 bp被劃分為長鏈非編碼RNA(lncRNAs)。RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致了大多數(shù)lncRNA的生成[3]。盡管lncRNA不編碼蛋白質(zhì),但多種基因的表達高低受到了其在轉(zhuǎn)錄前和轉(zhuǎn)錄后水平的影響[4]。因此,在各種癌組織或者細胞中l(wèi)ncRNA和miRNA有所表達,癌癥的發(fā)生機制和發(fā)展與其表達水平密切相關(guān),例如:乳腺癌、肝癌、結(jié)腸癌[5-7]。研究發(fā)現(xiàn)宮頸癌組織和細胞中l(wèi)ncRNA的水平增高,與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),但宮頸癌lnc-RNA軸具體作用機制還不清楚。本文就近年來宮頸癌中l(wèi)nc-miRNA軸作用機制等方面的研究進展做出總結(jié)和綜述。

1 miRNA

微小核糖核酸(miRNA)的長度為19～25個核苷酸,屬于短的調(diào)節(jié)核糖核酸,在1993年首次被發(fā)現(xiàn)于秀麗新小桿線蟲中[8]。通過與靶信使核糖核酸的3'非翻譯區(qū)部分堿基配對來調(diào)節(jié)基因表達水平[9]。miRNA是由癌細胞分泌,這有增加癌組織或者細胞的生長和擴散的可能。miRNA也可以由許多其他細胞類型釋放,如血細胞、免疫效應(yīng)細胞和其他參與腫瘤侵襲和炎癥反應(yīng)的細胞[10]。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA可以通過miRNA調(diào)節(jié)基因表達水平來發(fā)揮其生物學(xué)功能,在不同癌癥中影響其發(fā)生發(fā)展。

2 LncRNA

長鏈非編碼RNA (Long non-coding RNAs,lncRNAs)是長度超過200 nt的非蛋白編碼轉(zhuǎn)錄本。lncRNA在調(diào)控胚胎發(fā)生、干細胞生物學(xué)、細胞增殖分化、血管生成等多種生物學(xué)過程中涉及的基因表達中起到了至關(guān)重要的作用[11-12]。大量研究證實LncRNA與miRNA軸參與癌組織或者癌細胞增殖、分化和凋亡的調(diào)控,發(fā)揮促進癌癥發(fā)生或者抑制癌生長的作用,因此與各種癌癥的發(fā)生發(fā)展過程密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)在癌組織或者細胞中l(wèi)ncRNA不僅是miRNA的內(nèi)源性海綿,也是miRNA競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA),兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 lncRNA與miRNA之間的關(guān)系

3.1 lncRNA 是miRNA的內(nèi)源性海綿

lncRNA具有蛋白質(zhì)非編碼能力,因此它們總是通過充當(dāng)miRNA“海綿”來調(diào)控癌變[13-14]。PT1-AS1是一種新型的lncRNA,其通過充當(dāng)miR-324-5p的海綿對子宮頸癌組織或者細胞生長與轉(zhuǎn)移起促進作用[15]。Jiang等[15]研究證實了在子宮頸癌組織和細胞中長鏈非編碼RNA TPT1-AS1表達水平升高,并且其高表達與腫瘤體積大小、淋巴轉(zhuǎn)移、分期和預(yù)后不良等臨床問題有密切的關(guān)系;通過將TPT1-AS1高表達和沉默的實驗證明,對宮頸癌細胞TPT1-AS1可促進其在體內(nèi)外形成集落,有利于癌細胞的增殖、遷移、侵襲和EMT進展;miR-324-5p的得失實驗說明了子宮頸癌細胞集落形成、增殖、遷移、侵襲和EMT進展受到了miR-324-5p的抑制,也抑制了介導(dǎo)TPT1-AS1的生物學(xué)效應(yīng);進一步的研究證實SP1是miR-324-5p的直接靶點,介導(dǎo)了TPT1-AS1和miR-324-5p在宮頸癌中的作用,表明TPT1-AS1在宮頸癌細胞中發(fā)揮miR-324-5p內(nèi)源性海綿的作用[15]。C5orf66-AS1作為一種競爭性內(nèi)源性RNA (competitive endogenous RNA,ceRNA),通過吸附miR-637調(diào)控RING1對宮頸癌細胞增殖、凋亡和細胞周期的影響[16]。通過癌癥基因組圖譜(The cancer Genome Atlas,TCGA)篩選宮頸癌和癌旁組織中差異表達的lncRNA,并通過實時熒光定量PCR對lncRNA進行研究發(fā)現(xiàn)在子宮頸癌組織或者細胞中C5orf66-AS1表達水平升高,C5orf66-AS1的高表達對宮頸癌細胞增殖是有利的,但其降低表達水平促進了宮頸癌細胞凋亡;通過RNA免疫沉淀(RIP)和熒光素酶報告基因檢測,確定C5orf66-AS1為miR-637的海綿[16]。Guo等[17]研究發(fā)現(xiàn)XLOC_008466通過miR-216b在宮頸癌發(fā)生和進展中起到重要的作用,與正常對照組相比,XLOC_008466在宮頸癌組織和細胞中表達上調(diào)。體外功能實驗、CCK-8實驗和菌落形成實驗表明XLOC_008466基因敲除可抑制宮頸癌細胞的增殖,另外流式細胞術(shù)和transwell實驗表明,XLOC_008466基因敲除誘導(dǎo)G0/G1期阻滯,加重細胞凋亡,在體內(nèi)抑制XLOC_008466可以抑制腫瘤的生長,生物信息學(xué)分析顯示XLOC_008466海綿miR-216b與3 '-UTR的互補結(jié)合位點揭示了XLOC_008466在宮頸癌發(fā)生中的促腫瘤作用[17]。

3.2 lncRNA與miRNA形成負(fù)調(diào)控

Ma等[18]通過與膽囊癌細胞HOTAIR上游區(qū)域假定的c-Myc靶反應(yīng)元件(RE)相互作用證明HOTAIR是c-Myc的一個直接靶點;研究者對65對配對的膽囊癌組織進行了檢測,主要研究了HOTAIR、c-Myc和miRNA-130a的表達水平,試驗發(fā)現(xiàn)在癌組織中c-Myc與HOTAIR mRNA水平呈正比關(guān)系。Han等[19]研究發(fā)現(xiàn)在子宮頸癌組織或者細胞(HeLa和SiHa)中骨膜蛋白表達水平較高,并且宮頸癌組織中骨膜蛋白與轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1 (MALAT1)的表達水平呈正相關(guān)關(guān)系,與microRNA (miR)-202-3p的表達負(fù)相關(guān),MALAT1通過負(fù)向調(diào)控miR-202-3p正向調(diào)控骨膜蛋白的表達。Liu等[20]發(fā)現(xiàn)miR-1305直接與ASB16-AS1和Wnt2結(jié)合,負(fù)調(diào)控其表達。Huo[21]通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)NOARD包含一個miR-590-3p的靶向位點,雙熒光素酶報告基因檢測顯示,miR-590-3p可以通過推測的miRNA反應(yīng)元件直接與NOARD結(jié)合;另外,試驗證明了NOARD表達降低后反而增加了miR-590-3p在宮頸癌細胞中的表達,qRT-PCR證明在宮頸癌表達中miR-590-3p與NOARD呈負(fù)相關(guān)并下降明顯,因此依據(jù)上述的研究證明了lncRNA可能對miRNA形成負(fù)調(diào)控,調(diào)節(jié)對癌組織和細胞的影響[21]。

4 lncRNA在宮頸癌的相關(guān)研究

lncRNA-LINC00200可能是一種癌基因,主要影響癌細胞的增殖、遷移等行為;另外研究發(fā)現(xiàn)LINC00200主要靶向miR-143-3p/SERPINE1軸起作用,因此LINC00200可以作為胃癌診斷的候選分子標(biāo)志物[22]。lncRNA DIO3OS、let-7d和NF-κB2組成的lncRNA/miRNA/mRNA網(wǎng)絡(luò),調(diào)控甲狀腺癌細胞的細胞活力、DNA合成能力、侵襲和遷移[23]。LncRNA FOXD2-AS1敲除通過介導(dǎo)MLH1的甲基化抑制膽囊癌的進展[24]。通過介導(dǎo)GSTP1甲基化,長鏈非編碼RNA LINC01270的沉默抑制食管癌進展,并提高對5-氟尿嘧啶的化療敏感性[25]。不僅如此,研究試驗發(fā)現(xiàn)宮頸癌組織或者細胞的生長、增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲與lncRNA的表達水平明顯相關(guān)。

Zhang等[26]試驗研究證明,長鏈非編碼RNA CRNDE在宮頸癌組織和幾種宮頸癌細胞系中表達增加,通過功能缺失和功能獲得的方法發(fā)現(xiàn)CRNDE敲減顯著降低了癌細胞的增殖,而CRNDE的高水平表達明顯增加了癌細胞的生長。CRNDE的下降抑制了宮頸癌細胞在體內(nèi)的致瘤性,而CRNDE的升高則明顯促進了宮頸癌的進展。在機制上,證實了CRNDE與p53上調(diào)凋亡調(diào)節(jié)因子(PUMA)結(jié)合,并且PUMA是CRNDE增強宮頸癌細胞生長所必需的。研究表明,CRNDE聯(lián)合PUMA可作為宮頸癌臨床診斷和預(yù)后的因素,并可能成為制定有效治療策略以防止宮頸癌進展的潛在靶點。另外,Han等[19]發(fā)現(xiàn)骨膜蛋白在宮頸癌組織和細胞系(HeLa和SiHa)中過表達。在HeLa或SiHa細胞中,下調(diào)骨膜蛋白顯著降低細胞活力、細胞遷移和侵襲,并減少上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)。下調(diào)骨膜蛋白可抑制Akt/雷帕霉素(rapamycin,mTOR)信號通路的哺乳動物靶點,這是骨膜蛋白調(diào)控宮頸癌細胞上述生物活性的關(guān)鍵。此外,骨膜蛋白的表達與宮頸癌組織中轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1 (MALAT1)的表達正相關(guān),與microRNA (miR)-202-3p的表達負(fù)相關(guān)。我們證實MALAT1通過負(fù)向調(diào)控miR-202-3p正向調(diào)控骨膜蛋白的表達。此外,在宮頸癌細胞中,MALAT1/miR-202-3p/骨膜蛋白軸與細胞活力、細胞遷移和侵襲以及EMT的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。以上的研究充分表明部分lncRNA對宮頸癌有促進作用,可能成為宮頸癌潛在的靶點。

5 Inc-miRNA軸對宮頸癌的影響

5.1 HAND2-AS1與miR-21-5p/miR-330-5p

轉(zhuǎn)錄反義臨近心臟和神經(jīng)嵴衍生物表達2 (HAND2)的lncRNA在4q33-34號染色體中。在病理為子宮內(nèi)膜樣的子宮內(nèi)膜癌中HAND2-AS1表達明顯下降,HAND2-AS1的高表達降低了癌細胞的生長、遷移和侵襲[27]。與之不同的是許多l(xiāng)ncRNA在許多癌癥中促進了癌細胞的生長和遷移,增加了癌癥發(fā)展的速度。最近的研究表明lncRNA存在于包括宮頸癌在內(nèi)的許多惡性腫瘤中[28-29]。盡管轉(zhuǎn)錄反義臨近心臟和神經(jīng)嵴衍生物表達2 (HAND2)的lncRNA,HAND2-AS1在子宮內(nèi)膜樣子宮內(nèi)膜癌中低表達,過表達抑制了子宮內(nèi)膜樣子宮內(nèi)膜癌細胞的遷移和侵襲,但是HAND2-AS1在宮頸癌中的作用機制尚不清楚。

Chen等[30]試驗發(fā)現(xiàn)HAND2-AS1和LDOC1在宮頸癌細胞中表達下降而miR-330-5p表達升高。HAND2-AS1和miR-330-5p結(jié)合導(dǎo)致LDOC1表達上調(diào),過表達HAND2-AS1、LDOC1或下調(diào)miR-330-5p可抑制增殖相關(guān)蛋白Ki-67、PCNA、遷移相關(guān)蛋白N-cad、侵襲相關(guān)蛋白MMP-2、MMP-9的表達及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,在體內(nèi)HAND2-AS1能夠與miR-330-5p結(jié)合減少腫瘤形成和降低淋巴轉(zhuǎn)移,說明了HAND2-AS1能夠競爭性結(jié)合miR-330-5p有利于LDOC1的表達,以此來阻礙癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移的能力[30]。結(jié)論一致的是Gao等[31]證實HAND2-AS1與TIMP3在宮頸癌組織中表達下調(diào),與宮頸癌患者預(yù)后差有顯著關(guān)聯(lián)。HAND2-AS1與miR-21-5p能夠競爭性結(jié)合并上調(diào)TIMP3的表達。過表達HAND2-AS1或下調(diào)miR-21-5p抑制細胞增殖、遷移和侵襲,同時促進細胞凋亡,與VEGFA信號通路中蛋白表達增加有關(guān),因此說明HAND2-AS1可能通過調(diào)控miR-21-5p/TIMP3/VEGFA軸阻礙子宮頸癌的發(fā)生和癌細胞的生長,HAND2-AS1有潛力成為宮頸癌臨床中診療的靶點。

5.2 CTBP1-AS2與miR-3163

CTBP1分歧轉(zhuǎn)錄本(CTBP1-AS2)是一種新發(fā)現(xiàn)的lncRNA,關(guān)于CTBP1-AS2在癌癥中的作用的唯一報道是CTBP1-AS2預(yù)測甲狀腺乳頭狀癌的不良預(yù)后[32]。Yang等[33]試驗證明在子宮頸癌組織或細胞中CTBP1-AS2表達水平升高,在體外降低CTBP1-AS2的表達能夠抑制細胞遷移和生長侵襲、細胞凋亡增加。在體內(nèi)CTBP1-AS2升高有利于異種移植瘤細胞的生長,在宮頸癌組織或者細胞中被發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)CTBP1-AS2是miR-3163海綿,MiR-3163抑制CTBP1-AS2的促腫瘤作用[33]。此外,Yang等[33]還發(fā)現(xiàn)鋅指蛋白217 (ZNF217)被鑒定為miR-3163的直接靶點,CTBP1-AS2作為miR-3163海綿提高ZNF217的表達,ZNF217上調(diào)消除了CTBP1-AS2敲低的腫瘤抑制作用。

5.3 lncRNA-NEAT 1與miR-133a/miR-124

NEAT1-1和NEAT1-2屬于NEAT1的兩種亞型[34]。NEAT1可以在許多生物過程中發(fā)揮重要作用[35-36]。此外,NEAT1預(yù)測乳腺癌患者的生存期較低[37]。在卵巢癌中,NEAT1通過調(diào)節(jié)miR-34a-5p和B-淋巴瘤-2來調(diào)控細胞增殖和凋亡[38]。NEAT1導(dǎo)致癌癥的重要基因,在多種癌癥中有所表達。

Yuan等[39]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA富核轉(zhuǎn)錄本1 (lncRNA-nea T1)對宮頸癌的主要影響是促進細胞的侵襲生長和遷移,減慢了細胞凋亡,對幾種宮頸癌細胞的NEAT1水平進行的定量檢測證實了在體外NEAT1表達明顯升高,NEAT1下調(diào)后宮頸癌的發(fā)展受到抑制,主要原因是抑制了癌細胞集落形成、增殖和遷移的能力,誘導(dǎo)了癌細胞的凋亡;在宮頸癌細胞中NEAT1與miR-133a呈負(fù)相關(guān),宮頸癌中的miR-133a表達下調(diào)。另外,SOX4能夠作為miR-133a的下游靶點,沉默SOX4可以抑制宮頸癌的進展,通過體內(nèi)實驗證明NEAT1/miR-133a/SOX4軸在宮頸癌中的作用,說明NEAT1在宮頸癌發(fā)病機制中作為內(nèi)源性RNA與miR-133a相互競爭,并調(diào)節(jié)SOX4,NEAT1/miR-133a/SOX4軸參與了宮頸癌的發(fā)生發(fā)展[39]。Shen等[40]試驗發(fā)現(xiàn)在宮頸癌組織或細胞中l(wèi)ncRNA-NEAT1表達水平較高,lncRNA-NEAT1高水平有利于HeLa和SiHa細胞的生長、增殖和侵襲,影響了EMT標(biāo)志物的表達、激活了NF-κB通路,沉默lncRNA-NEAT1對HeLa和SiHa細胞的影響相反。LncRNA-NEAT1可負(fù)調(diào)控其靶基因miR-124,其逆轉(zhuǎn)lncRNA-NEAT1對HeLa細胞遷移、侵襲、EMT和NF-κB通路的影響說明LncRNA-NEAT1通過調(diào)控miR-124/NF-κB通路促進宮頸癌細胞的遷移和侵襲[40]。

綜上,宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤之一,晚期宮頸癌的診治仍然是臨床和科研的一大難題。近年來隨著人們對宮頸癌分子機制水平的研究和深入擴展,越來越多的IncRNAs和miRNAs被發(fā)現(xiàn)參與了宮頸癌的發(fā)生發(fā)展過程、促進了宮頸癌組織和細胞的侵襲和遷移,也增加了宮頸癌的化療耐藥。就目前研究而言,nc-miRNA軸的作用靶點和相關(guān)調(diào)控機制可能為宮頸癌的診斷和預(yù)后提供有效的生物標(biāo)志物,并可能成為宮頸癌治療和預(yù)后的潛在靶點。但是,IncRNAs和miRNAs種類繁多、數(shù)量龐大,人類對其功能和調(diào)控機制的認(rèn)知只是冰山一角,其對宮頸癌影響的具體機制仍未確定,有待進一步深入的研究。本文重點就IncRNAs和miRNAs軸對宮頸癌的影響進行綜述,為下一步的研究提供有利的理論基礎(chǔ)。