lncRNA与非小细胞肺癌

张 磊， 肇 毅

综述与讲座

lncRNA与非小细胞肺癌

张 磊， 肇 毅

在人类的基因组中，转录的序列绝大多数为非编码转录物。其中被转录最多的非蛋白质编码序列是管家非编码RNA中的长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)。lncRNA最初被认为是转录“噪音”。然而最近几年来出现的新证据表明，lncRNA在肿瘤形成和癌症进程中有着很重要的影响。肺癌目前是全世界最常见的恶性肿瘤之一，其中非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)占到了大约85%。作者就目前研究较多的lncRNA功能及其在非小细胞癌发病机制中发挥的作用做一综述。

长链非编码RNA； 非小细胞肺癌； 基因调控

人类基因组序列有5%～10%被稳定转录，而在这些转录序列中绝大多数为非编码转录物[1-3]。非编码的转录物可分为管家ncRNA (housekeeping non-coding RNA)和调节ncRNA (regulatory non-coding RNA) 。其中被转录最多的非蛋白质编码序列是管家ncRNA中的长链ncRNA (long non-coding RNA, lncRNA)[4]。lncRNA一般是指大于200 nt的RNA，位于细胞核内或胞浆中，不参与蛋白质编码功能，以RNA形式在多种层面上(表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等)调控基因的表达水平。

lncRNA最初被认为是转录噪音。在过去的二十年，研究主要集中在蛋白编码基因在肿瘤发生中的作用[5]，并未重视到lncRNA对肿瘤发生的可能影响。然而最近几年来出现的新证据表明，lncRNA的失调在肿瘤形成和癌症进程中有着很重要的影响。一些lncRNA在肿瘤发生机制中作用已经阐明，如位于HOXC上12q13.13的HOTAIR在乳腺癌中的重要影响[6]。它与PRC2结合，沉默的HOXD基因的一部分诱导H3赖氨酸27三甲基化，然后重构乳腺上皮细胞的基因表达模式[7-8]。此外，H19、HULC、MEG3、bc200等lncRNA与多种癌症有着关联[9-11]。相比而言，关于潜在的人类肺腺癌发病的分子生物学机制的研究很少。

肺癌是目前全世界最常见的恶性肿瘤之一，在男性中其发病率居所有恶性肿瘤首位，也是导致男性恶性肿瘤死亡的首要原因，在女性中发病率居第4，死亡率居第2[12]。其中非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)约占85%[13-15]，其5年生存率不足20%[16]。目前有效的治疗是全肺切除加适当的化疗策略[17]。因而对于肺癌的治疗，最重要的依旧是寻找有效的早期诊断和指导预后的标志物，为对抗癌细胞的侵袭和转移提供理论依据。一些研究对于特定的NSCLC细胞类型已经有了不同的治疗方案[18]。目前人肺癌的分类主要是基于常规的切片光镜检查。虽然这种方法能提供满意的诊断精度，但仍因各种因素如样本量大小、取样部位不同、肿瘤异质性、观察者能力等，无法做到准确的亚型定位[19]。因此临床急需一种有效的诊断性分子标志物。lncRNA作为一种参与癌症生物学的遗传分子，在近年来的科学研究中崭露头角[20]。本文即对lncRNA与非小细胞肺癌间的研究热点进行综述。

1 lncRNA MALAT-1与NSCLC

2003年Ping等[21]的研究发现在发生随后转移的肺腺癌组织之中有一段频繁表达的转录片段，遂将期命名为肺腺癌转移相关转录因子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)。基因长度约8.7 kb，定位在染色体11q13。可同时在多种正常组织中表达，其中在肺、胰腺组织中表达较高，在前列腺、结肠、卵巢、胎盘、脾组织中也有表达，在肾、心、肝、睾丸和脑组织中表达较低，而在胃、皮肤、骨髓和子宫组织中未见表达。

MALAT1的高度表达在肺鳞状细胞癌与预后不良相关。在基因层面上，MALAT1显示与肿瘤相关的基因有着极强的联系，如细胞的生长、运动、增值、信号传导及免疫调节。有研究结果表明，MALAT1转录诱导细胞迁移，刺激体内肿瘤的生长和侵袭[22]，被认为是调节磷酸化水平的剪接因子，影响SR蛋白在细胞水平的磷酸化，但其确切的作用机理尚在研究之中[23]。目前已知MALAT1可促进NSCLC细胞的生长和集落的形成，干扰MALAT1的表达后，肺腺癌的迁移能力明显下降[22]。

Ping等[21]用Kaplan-Meier曲线和对数秩检验对两组数据的分析确定，无论是肺腺癌还是鳞状细胞癌的患者，MALAT1高表达与I期生存率有着显著的关联。MALAT1高表达在疾病早期预示了较差的预后。

MALAT1同时被认为是一个潜在的生物标志物。在临床检验中，其具有微创、特异性高、坚固性等特点，但由于其相对较低的灵敏度可能并不能成为真正有临床意义的血清诊断标志物[24]。不过，MALAT1可作为补充的生物标志物提高整个诊断性能。

2 lncRNA CCAT2与NSCLC

结肠癌相关转录因子2(Colon cancer-associated transcript 2, CCAT2)是Ling等[25]最近在结肠癌中发现的lncRNA 序列。他们发现CCAT2过度表达在大肠癌中促进肿瘤的生长和转移。随后的研究也表明了CCAT2与乳腺癌密切关联[26]。

Mantang等[27]的研究则表明了CCAT2与NSCLC的密切关系。他们发现CCAT2的过度表达与肺腺癌的发生特异性相关。而与患者的性别、吸烟、TNM分期、肿瘤大小及淋巴结转移无关。CCAT2的沉默对体外肺癌细胞增殖和侵袭起抑制作用。作为肺腺癌的特异性序列，CCAT2可能促进癌细胞的侵袭。同时他们还发现，CCAT2可成为NSCLC淋巴结转移的潜在生物标志物，在各种血清标志物分析中显示CCAT2与CEA联合检测可明显提高检测效率。由于血清标志物相对较易检测，使得CCAT2的辅助诊断价值大大提高。

3 lncRNA ZXF1与NSCLC

UCSC数据库的结果表明，ZXF1序列(7291 bp)定位于人类10号染色体上的90692441和90699731位点的碱基之间。Zhang等[28]的研究发现ZXF1表达水平在肺腺癌组织与癌旁非癌肺组织相比明显增加，并与淋巴结转移、肿瘤的病理分期、淋巴结转移的程度及术后生存时间相关。高水平的ZXF1表达患者预后相对较差。用siRNA抑制ZXF1后，降低了A549细胞体外的转移和侵袭能力，而对细胞增殖无明显影响。这反映出ZXF1主要影响A549细胞的运动能力，ZXF1表达能抑制肺腺癌A549细胞的运动能力。

此外，ZXF1属于自然反义RNA，ZXF1的互补链ACTA2编码人α-平滑肌肌动蛋白(a- smooth muscle actin，α-SMA)。α-SMA作为一种结构蛋白在维持细胞的运动结构和完整性中起着重要作用[29]。同时，α-SMA是转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)的下游蛋白[30]。因此研究者推测，lncRNA ZXF1可能通过调节TGF-β信号通路与ACTA2编码α-SMA影响肺腺癌的发展过程[28]。这些结果表明，ZXF1可能参与人肺腺癌的发展，也可能成为肺癌的治疗靶点。

4 lncRNA GAS6-AS1与NSCLC

GAS6(growth-arrest-specific gene6)最初被认为是在细胞生长停滞期诱导的mRNA[31]。最近的研究表明其在多种人类肿瘤发生过程中起着重要的作用。Liang等[32]分析发现了在GAS6下游侧，位于13q34处有一段反义RNA，并命名为GAS6-AS1(GAS6 antisense RNA 1)。他们发现GAS6-AS1的表达水平与肿瘤的淋巴转移呈明显的负相关，而与肿瘤大小无关。N1期及其以上的肿瘤的GAS6-AS1的表达明显降低，而N0期则升高。同时GAS6-AS1与TNM分期也呈负相关，并与组织学类型和组织学分级相关，而性别、年龄、烟龄则与其表达水平无关。同时GAS6-AS1表达与肿瘤的组织学分级、TNM分期一样是生存率的独立预测因素。GAS6-AS1的表达与GAS6的表达呈明显的负相关，暗示GAS6-AS1可能通过影响其宿主基因而参与到NSCLC的进展中。这些结果表明，GAS6-AS1很有可能成为NSCLC的诊断、预后的诊断标志物以及治疗靶点。

5 lncRNA MEG3与NSCLC

研究发现MEG3在NSCLC癌组织中的表达比正常组织低，并与病理分期、肿瘤大小有关[33]。此外，较低水平的MEG3表达患者预后相对较差[33]。MEG3过度表达降低NSCLC的细胞增殖，在体外可以诱导细胞凋亡，在体内阻碍肿瘤的发生[11]。MEG3可能通过活化p53发挥抑癌基因的作用[11]。因此，MEG3可能是预后不良的一个新的标记，有望成为NSCLC治疗的潜在治疗靶点。

6 lncRNA UCA1与NSCLC

lncRNA UCA1(urothelial carcinoma associated 1)是从人膀胱移行细胞癌细胞系BLZ-211中分离鉴定获得，全长为1.4kb，定位在染色体19p13.12，被认为是膀胱癌检测和诊断的有效标志物[34-35]。UCA1在多种胚胎组织中表达。出生后心、脾和胎盘组织中的表达消失，而肺癌、结肠癌[36-37]组织中UCA1表达上调，因此检测UCA1联合其他肺癌诊断标志物可以提高肺癌诊断的特异性。但Tsang等[38]研究发现UCA1在肺癌中高表达可能诱导癌细胞发生药物抵抗作用。

7 lncRNA BC200与NSCLC

BC200是长度为200bp的lncRNA，在神经细胞突触蛋白的翻译合成过程中发挥调节作用。BC200的表达具有组织特异性，仅在神经细胞和干细胞中表达，正常情况下在体细胞中不表达。在一些肿瘤组织细胞中BC200呈现高表达的状态，如宫颈癌、食管癌、肺癌等，有增强肿瘤细胞稳定性的现象[39]。因此，BC200可能能够作为疾病进展的预测指标。

8 lncRNA H19与NSCLC

H19 是首个被发现具有基因印记功能的lncRNA，也是首个被发现与癌症有关的lncRNA，长度为2.3 kb[40]。在肺癌中，H19主要起促进肿瘤生长的作用，干扰H19基因表达后可使肺癌细胞的集落形成能力和独立贴壁能力下降[41]。目前在肺癌方面，此基因的研究较少。

9 小结

疾病的发生是极其复杂的过程。人们对于哺乳动物细胞内lncRNA调控机制的认识仍存在许多不明之处，关于lncRNA及其功能、调控机制的研究仅是冰山一角。随着越来越多的研究，也许会发现更多的与肿瘤相关的lncRNA，lncRNA对肿瘤发生发展的影响机制也会更加明确，对各种肿瘤的治疗和诊断有着重要意义。目前，不仅仅在肺癌中，在乳腺癌、结直肠癌、胃癌、肝癌和前列腺癌等肿瘤中， 国内外学者已经发现许多与肿瘤密切相关的 lncRNA。lncRNA要成为肿瘤标志物目前还需要继续努力解决一系列问题，如(1)虽然大量与人类癌症相关的lncRNA先后被发现，但是具有组织器官特异性的lncRNA非常少，许多lncRNA可在多种类型的肿瘤中异常表达。(2)血浆中水平异常变化的lncRNA是肿瘤发生的结果还是原因等。解决这些问题将会给肿瘤的治疗带来新的变革，给肿瘤患者带来福音，也是我们今后研究的方向。

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210029 江苏 南京，南京医科大学第一临床医学院(张 磊)；210029 江苏 南京， 南京医科大学第一附属医院 乳腺外科(肇 毅)

张 磊，男，在读本科生，专业：临床医学，E-mail: zldyxzl@sina.com

肇 毅，男，副主任医师，副教授，硕士生导师，研究方向：肿瘤的分子生物学，E-mail: doctorzhaoyi@sina.cn

10.3969/j.issn.1674-4136.2015.03.015

1674-4136(2015)03-0192-04

2014-12-18][本文编辑：李 庆]