长链非编码RNA与肿瘤关系的研究现状及未来

秦晓勇(综述)，张志文(审校)

(1.解放军总医院第一附属医院神经外科 解放军恶性神经肿瘤治疗中心，北京 100048； 2.解放军253医院神经外科，呼和浩特 010051)

基于叠瓦式芯片和新测序技术的运用，人类基因组计划得以完成，让人惊讶的是，在整个人类基因组序列中，编码蛋白质的基因仅占不到2%，其他序列虽不编码蛋白质但超过90%同样能被转录成RNA，这些RNA称为非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)[1]。ncRNA正在许多领域引起研究人员的关注，相关文献报道呈指数增长[2]。目前的研究多集中在短链ncRNA，如微RNA(microRNA，miRNA)和小干扰RNA，但这只是ncRNA的一部分，还存在许多其他类型的ncRNA。一些研究者通过传统的手段克隆了一些RNA转录本，发现这些RNA的特征是不编码任何蛋白质，同时又比诸如miRNA的基因序列更长，这些RNA被称为长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)[3]。本文对lncRNA的定义、分类、功能及其与肿瘤的关系予以综述。

1 lncRNA的定义

通常认为，lncRNA是一类转录本长度>200个核苷酸同时不编码蛋白质的RNA[3]。但这一定义似乎过于简单，首先，200个核苷酸的限定是在RNA分离、纯化过程中人为选择而没有考虑它的功能意义；其次，蛋白编码基因通常含有一个长度>100个氨基酸的开放阅读框[4]，然而一些lncRNA同样可以含有一个长度>100个氨基酸的开放阅读框却不编码蛋白质[5]；同时，相同的RNA可以同时包含蛋白编码基因和非编码基因的功能[6-7]。这说明目前对于ncRNA的定义还不完全，特别是对lncRNA知之甚少。

2 lncRNA的分类

目前对于lncRNA尚无统一的分类体系。许多关于lncRNA的分类摘自一些大的基因数据库，从这些数据库中无法了解lncRNA的功能，相同的lncRNA可以被列在不同的基因数据库中。lncRNA有许多同义词，如基因组间的长RNA，信使RNA样长RNA或大的ncRNA。随着基因组测序技术的发展，越来越多的lncRNA被发现，与miRNA相比，lncRNA数量更大。

3 lncRNA的功能

LncRNA的功能是lncRNA研究中最困难和了解最少的部分。更多地了解lncRNA的功能有助于澄清人类基因组无处不在的转录本对细胞生物和进化的确切影响[8]。最初认为，lncRNA没有生物学功能，进一步的研究证明，lncRNA可调控基因的表达，涉及的调控层面包括表观遗传调控、转录调控及转录后调控，调控的方式包括染色体修饰、转录激活或干扰等[9]。但具体的分子机制尚不清楚。

4 lncRNA与肿瘤发生和发展的关系

许多研究表明，lncRNA与肿瘤存在密切的关系，研究提示一些lncRNA在正常组织与相应的肿瘤组织中的表达存在显著的差异性，异常的lncRNA可能在肿瘤的发生中起重要作用,同时，特异性表达的lncRNA可作为肿瘤的预测因子[10]。目前，一些lncRNA与肿瘤的关系已很清楚，这些lncRNA也是在与肿瘤关系的研究中第一次被提出和阐述的。同时，也有一些lncRNA与肿瘤的关系尚未完全阐明，只是预实验提示其可能与肿瘤存在相关性，值得进一步研究。

4.1同源基因的转录反义RNA 同源基因的转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)，长度为2.2 kb，该基因定位于哺乳动物染色体12q13.13上同源基因C群集(HOXC)位点，是lncRNA家族的重要成员。临床研究表明，HOTAIR与乳腺癌、肝癌、结肠癌密切相关[11-13]。HOTAIR在乳腺癌原发性和继发性转移灶组织中显著高表达，定量聚合酶链反应显示，HTOAIR在乳腺癌转移灶组织中的表达水平是正常组织的200倍，其在原发灶中的表达水平是预测乳腺癌转移和不良预后的重要指标[11]。同样的，HOTAIR在64%的原发性肝癌组织高表达，并且，原发灶中的表达水平与肝癌的转移、复发及预后密切相关[12]。HOTAIR在结肠癌组织中的表达也显著高于正常结肠组织，表达水平越高，提示患者预后越差[13]。

HOTAIR的确切作用机制尚未完全阐明，目前认为HOTAIR具有反式转录调控的作用，它能够抑制肿瘤的转移抑制因子，进而促进肿瘤的恶变、转移。HOTAIR可以同时结合多梳抑制性复合物2和组蛋白去甲基化酶复合体，介导染色体组蛋白H3第27位赖氨酸三甲基化和组蛋白第4位赖氨酸二甲基化，继而导致基因沉默[14-15]。

4.2肺腺癌转移相关转录子1 肺腺癌转移相关转录子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)是在非小细胞肺癌研究中发现的lncRNA家族成员，基因长度为6.7 kb，基因定位于染色体11q13.1。人类和小鼠的正常组织中，普遍可见MALAT1的转录本，特别是正常成人脑组织中表达更为突出[16]。最早的研究表明，非小细胞肺癌的高转移性和不良预后与MALAT1相关[17]。同时，基因叠瓦式芯片技术检测结果显示，许多组织(脑，骨髓，食管，结肠，肝，前列腺)的恶性肿瘤中均可见MALAT1的高表达[18]。Xu等[19]通过反转录聚合酶链反应方法对9例肝癌细胞株和112例肝癌病例进行MALAT1基因表达分析，均有表达上调，且MALAT1表达越高的病例肝移植术后越容易复发，可以作为肝癌复发的预测因子。MALAT1的表达水平与肿瘤的转移相关，一些研究提示，通过RNA干扰介导的MALAT1沉默，可以减少肺癌细胞的迁移和宫颈癌细胞的侵袭潜力[20-21]。MALAT1的确切作用机制有待进一步探讨。

4.3H19 H19是发现较早的一种lncRNA，基因长度为2.3 kb，定位于染色体11p15.15。大量研究表明，H19是一个双功能基因，兼具致癌和抑癌的双重功能。例如，H19在肝癌及前列腺癌中呈高表达，说明其具有癌基因的作用[22]；而另一些研究却显示，H19基因的缺失可促进结肠癌、畸胎瘤等肿瘤的生成及增大，起抑癌基因的作用[23]。所以，H19作为癌基因还是抑癌基因可能依不同的背景而定，其准确的生物学功能有待进一步确定。

4.4母系表达基因3 母系表达基因3(materally expressed gene 3，MEG3)是小鼠母体印记基因Glt2的人类同系物，该基因定位于染色体14q32.3。有报道提示，大多数正常组织，特别是脑组织(如正常垂体细胞和成纤维细胞)中，MEG3呈高表达，而在一些脑肿瘤(如垂体瘤)中及大多数癌细胞(如直肠癌、鼻咽癌、白血病)中，MEG3却不表达，说明其有肿瘤抑制作用[24]。最近的研究显示，正常人脑膜细胞可见MEG3高表达，而脑膜瘤细胞却不见其表达，且脑膜瘤分级与MEG3表达缺失的程度相关[25]。MEG3的抑癌机制尚有待进一步明确，有报道认为与p53基因的活化有关[26]。

此外，还有一些与肿瘤的发生、发展相关的lncRNA，如肝癌高表达基因与肝癌、结肠癌有关，前列腺癌lncRNA 、前列腺癌基因表达标志物1、新型前列腺癌抗原3、前列腺癌上调lncRNA 与前列腺癌相关[27-28]。

5 lncRNA在肿瘤诊断与治疗中的作用

lncRNA作为一个新的研究领域正在引起越来越多研究者的关注。目前作为ncRNA成员之一的miRNA已取得了重要的研究成果，有理由预测lncRNA在肿瘤的诊断和治疗中同样具有潜在的重要价值。首先，lncRNA可能或已经成为肿瘤诊断和判断预后以及治疗效果的一个新的标志物。lncRNA在正常组织和肿瘤组织中的表达存在显著差异性。例如HOTAIR在恶性肺部肿瘤中的表达是正常肺组织的成百上千倍[11]。lncRNA新型前列腺癌抗原3在前列腺癌中的表达是正常组织的60倍[29]，已被作为前列腺癌的特异性分子标志物，其特异性高于血清前列腺癌特异性抗原[30]。其次，lncRNA可以成为一个新的肿瘤基因治疗的靶点。短链的miRNA具有作为基因治疗靶点固有的优越性[31]，然而lncRNA比miRNA更长，不能成为直接治疗的靶点，但是可以利用病毒、人工合成的小干扰RNA或设计特殊的药物作为治疗载体。

6 结 语

lncRNA是ncRNA的重要组成部分，通过不同的机制参与基因表达的调控，在人类肿瘤的发生、发展中扮演着重要的角色。目前对于lncRNA的研究尚处于初始阶段，lncRNA与肿瘤相关性的证据主要来源于其表达上的差异，仅有少数lncRNA的功能是清楚的，而且许多lncRNA的表达尚缺乏大样本的研究，故对其功能还不完全了解，至于lncRNA在肿瘤发生、发展中的具体分子机制更是知之甚少。但相信随着今后对lncRNA的研究工作的不断深入，更多的lncRNA将会被发现，其参与基因表达调控的机制也将不断被揭示和完善，必将为肿瘤的诊断和治疗开辟新的途径。

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