UCA1在乳腺癌中的研究现状和应用展望

杨姝娅 刘文慧 综述 骆耐香 审校

乳腺癌目前是中国女性最为常见的恶性肿瘤。世界卫生组织国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer，IARC)发布的2020年全球乳腺癌数据显示新发病例高达226万例，乳腺癌取代肺癌(220万例)成为全球第一大癌症[1]。尽管现有乳腺癌的诊治取得了很大进展，但部分患者确诊时通常在中晚期。因此，深入研究乳腺癌的分子生物学特征和发生机理，对于提高早期诊断率以及治疗效果具有重要的意义。研究发现长链非编码RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)在癌症的发展过程中发挥重要作用，有可能成为诊断或预测癌症的生物标记物[2-3]。最近有研究发现尿路上皮癌相关1(Urothelial carcinoma associated 1，UCA1)基因在乳腺癌细胞中过表达，表明UCA1参与了乳腺癌的发生发展进程。本文概述了lncRNA UCA1在乳腺癌中的相关作用和机制。

1 UCA1概述

UCA1是lncRNA的一种，位于人类第19号染色体短臂19p13.12正链上，它包含3个外显子和2个内含子，在5′端带有TATA盒，在3′端带有polyA尾巴，其启动子位于5′端[4]。UCA1有三个异构体，大小分别为1.4 kb、2.2 kb和2.7 kb[5]。UCA1不仅参与胃癌[6]、子宫颈癌[7]、结直肠癌[8-9]、卵巢癌[10]和黑色素瘤[11-12]等多种恶性肿瘤的发生发展，近年来发现UCA1也参与乳腺癌的发展[13]。其主要机制有激活多条与癌症相关的信号通路，以及作为竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)以“海绵”吸附的方式与微RNA(microRNAs，miRNAs)结合发挥原癌基因作用。此外，UCA1还可以调控肿瘤所处的微环境以及影响运输非编码RNA的外泌体，从而影响肿瘤细胞增殖、侵袭和迁移能力以及耐药性[14]。

2 UCA1促进乳腺癌发生发展的相关机制

2.1 UCA1促进乳腺癌细胞增殖的机制

2.1.1 UCA1调控细胞周期 UCA1表达升高加速细胞G1期到S期的进程，使细胞复制能力增强，从而促进细胞增殖。UCA1过表达后，乳腺癌MCF-7及T47D细胞G0/G1期细胞数减少，S和G2/M期细胞数增多，表明UCA1促进了细胞的DNA复制[13]。UCA1可与异质性核糖核蛋白I(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein I，hnRNP I)相互作用，阻断p27的表达[15]，而p27是一种典型的肿瘤抑制因子[16]。在乳腺癌细胞中，高表达的UCA1与hnRNP I的结合能力大于p27与其结合的能力[15]，导致hnRNP I与p27的结合能力发生失调，进而缩短G1期到S期的时间，最终促进细胞增殖。

2.1.2 UCA1异常激活Wnt信号通路 Wnt信号通路的异常激活在肿瘤的发生中发挥重要作用。研究发现在膀胱癌细胞中过表达UCA1后Wnt6 mRNA和蛋白的表达升高[17]。过表达UCA1后，乳腺癌细胞MCF-7及T47D中Wnt6 mRNA和蛋白含量明显升高，提示UCA1可能通过激活Wnt信号通路调控乳腺癌细胞的增殖[14]。

2.1.3 UCA1调控miRNAs UCA1亦可以通过调控miRNAs来影响乳腺癌细胞的增殖。miR-206在癌旁组织和细胞中高表达可以诱导细胞周期阻滞，发挥抑癌作用[18]。蛋白酪氨酸磷酸酶1B(Protein tyrosine phosphatase 1B，PTP1B)在乳腺癌中高表达可以促进细胞增殖[19]。UCA1敲低后，miR-206与PTP1B mRNA 3′-UTR结合能力变强，在转录和转录后水平上降解PTP1B mRNA，从而抑制细胞增殖[20]。miR-582-5p是一种抑癌基因，它与UCA1之间存在结合位点。在内移植瘤实验中，UCA1敲低后移植瘤裸鼠的成活率明显升高，肿瘤体积和质量明显降低，miR-582-5p的表达升高，Ki-67作为miR-582-5p的下游靶蛋白表达水平显著降低。说明干扰UCA1后可能通过上调miR-582-5p抑制乳腺癌细胞增殖活性指标Ki-67的表达从而抑制乳腺癌细胞的增殖[21]。UCA1在多种机制的作用下使乳腺癌细胞增殖能力变强，从而加速了乳腺癌的进程。

2.2 UCA1促进乳腺癌迁移和转移的机制

2.2.1 UCA1异常激活Wnt/β-catenin信号通路 UCA1可以通过参与Wnt/β-catenin信号通路调控乳腺癌细胞迁移和转移。上皮间充质转化可以通过增强癌细胞的迁移、侵袭和对凋亡的抵抗力，使癌细胞具有转移特性。研究表明UCA1表达增加可诱导膀胱癌的上皮间充质转化，并增加其迁移和侵袭的能力[22]。对乳腺癌MDA-MB-231细胞进行UCA1敲低后发现上皮细胞标志物E-钙黏蛋白表达显著增加，N-钙黏蛋白、β-catenin、基质金属蛋白酶-7(Matrix metal-loproteniase-7，MMP-7)的表达下调，细胞侵袭数量减少[23]。由此可见，UCA1可以通过与Wnt/β-catenin信号通路相互作用影响乳腺癌细胞的侵袭和转移能力。

2.2.2 UCA1调控miRNAs miRNAs也参与UCA1调控乳腺癌迁移和转移的过程。Yes相关蛋白1(Yes-associated protein 1，YAP1)是miR-18a的下游靶基因，在药物敏感性的调节中发挥重要作用[24]，在抗曲妥珠单抗的乳腺癌细胞中，UCA1表达上调，在转录后水平通过抑制miR-18a的表达来激活YAP1，增加了乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的抵抗力，并促进了乳腺癌细胞的增殖和迁移[25]。miR-122-5p是与细胞浸润相关的mRNA抑制剂。胰岛素样生长因子2信使RNA结合蛋白1(Insulin-like growth factor 2 messenger RNA binding protein 1，IMP1)高表达可以降低乳腺癌细胞的侵袭性[26]。IMP1高表达后与UCA1结合抑制了miR-122-5p与UCA1的结合，使miR-122-5p与mRNA结合能力增强，抑制了mRNA的表达，从而降低细胞的侵袭性[27]。

2.2.3 巨噬细胞诱导UCA1 乳腺癌细胞的侵袭和转移能力还与其所处的微环境密切相关，其中巨噬细胞发挥了重要作用[28]。用巨噬细胞分泌的可溶性细胞因子作为培养液培养MCF-7细胞发现UCA1的表达显著升高，而细胞的侵袭和迁移能力也增强，当敲低UCA1之后，MCF-7细胞的侵袭和迁移能力下降，此结果表明巨噬细胞产生的细胞因子或趋化因子可以通过诱导UCA1的产生来促进乳腺癌细胞的迁移和侵袭[29]。

2.3 UCA1促进乳腺癌复发的机制

2.3.1 UCA1异常激活三种信号通路 UCA1与多种癌症药物敏感性的调节有关[30-33]，在乳腺癌细胞中UCA1主要通过EZH2/P21轴、PI3K/Akt/mTOR和Wnt/β-catenin三种信号通路影响乳腺癌耐药。在耐药细胞中UCA1通过招募Zeste基因增强子同源物2(Zeste gene enhancer homolog 2，EZH2)到p21启动子并抑制p21的表达，进一步影响乳腺癌的耐药。CAMP反应元件结合蛋白(CAMP response element binding protein，CREB)是PI3K/Akt信号通路的关键调节因子[34]，敲低UCA1后，CREB、p-CREB、Akt、p-Akt表达下降，用PI3K抑制剂处理耐药细胞后，UCA1、CREB、Akt的表达均明显下降[34]。并且在UCA1敲低后，他莫昔芬耐药细胞中p-Akt、p-mTOR的表达明显下降。应用mTOR抑制剂处理后发现，UCA1过表达诱导的乳腺癌细胞他莫昔芬耐药性减弱[35]，提示UCA1可能通过PI3K/Akt/mTOR信号通路调控乳腺癌细胞的他莫昔芬耐药。此外，Wnt/β-catenin通路在乳腺癌对包括他莫昔芬在内的化疗耐药中起着重要作用[36]。细胞核转位在Wnt信号通路的激活过程中发挥了重要作用。敲低UCA1之后发现β-catenin的核转位过程和Wnt/β-catenin信号通路都受到了抑制，而细胞对他莫昔芬的敏感性增强。由此可见UCA1可能通过促进β-catenin蛋白的核转位而激活Wnt/β-catenin信号通路，从而降低乳腺癌细胞对他莫昔芬的耐药性[37]。

2.3.2 UCA1调控miRNAs miRNAs在乳腺癌细胞的耐药中发挥了重要作用。miR-18a可直接结合缺氧诱导因子1α(Hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)，使其含量下降[38]。他莫昔芬耐药细胞UCA1过表达可以抑制miR-18a的表达，进而使HIF-1α的表达升高，UCA1以依赖HIF-1α的方式再次增强其表达，进而形成一个UCA1-miR-18a-HIF-1α负反馈循环，从而增强了乳腺癌细胞的他莫昔芬耐药性[39]。用紫杉醇处理MCF-7细胞后，UCA1表达上调，抑制了miR-613的表达，作为miR-613靶基因的细胞周期蛋白依赖性激酶12(Cyclin-dependent kinase 12，CDK12)蛋白含量明显上调，证明UCA1可以通过调控miR-613/CDK12影响紫杉醇耐药[40]。

2.3.3 外泌体诱导UCA1 最近有文献报道，外泌体参与受体细胞化疗敏感性的调节，它可以运输非编码RNA参与细胞间调节。在乳腺癌细胞中，外泌体miR-221/222可以增强雌激素受体阳性乳腺癌细胞的他莫昔芬抗性[41]。研究发现UCA1在LCC2细胞释放的外泌体中显著增加[42]，用外泌体处理MCF-7细胞后发现细胞对他莫昔芬的耐药性增强，细胞凋亡率也下降，说明外泌体介导的UCA1能显著增强雌激素受体阳性MCF-7细胞对他莫昔芬的耐药性。在乳腺癌中UCA1上调使乳腺癌细胞耐药性增强可以使其作为乳腺癌复发的指标，在乳腺癌复发的预测及治疗中发挥重要作用。

3 小结与展望

UCA1是众多lncRNAs中的一种，随着对lncRNAs研究的深入，其在癌症中的作用机理逐渐被阐明。作为lncRNAs，UCA1是一种典型的癌基因，在多种恶性肿瘤中过表达。UCA1的表达异常可以影响癌细胞的多种生物学特性和过程，其潜在调控机制涉及多个方面，包括与miRNAs竞争性结合以调节相关基因的表达，异常激活多条重要信号通路，以及表观遗传和转录调控的改变，在体内外抑制肿瘤细胞的凋亡，从而促进细胞增殖、迁移、侵袭。基于UCA1在人类乳腺癌中的异常表达及其发挥的促癌作用，未来的研究有望使UCA1作为乳腺癌诊断、复发预测的标志物和靶向治疗的靶标。