长链非编码RNA与妇科肿瘤研究进展

王昕婧，汪希鹏

传统观点认为，在哺乳动物基因组中存在约2万条蛋白编码基因，这些基因散布在大量不参与转录的重复基因组序列间。随着RNA探针检测技术在哺乳动物细胞中的不断深入应用，这一观点已受到极大挑战。大量研究显示了哺乳动物转录组的复杂性，曾认为转录沉默的基因组区域可以形成不参与编码蛋白但具有调节功能的转录产物。这些非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）中包括已有广泛研究的微小RNA（microRNA，miRNA）及长度超过200个碱基的长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）。lncRNA在其发现早期曾被学者认为是没有功能的基因组转录过程副产物。目前，越来越多的研究证实lncRNA分子在哺乳动物胚胎发育及肿瘤性疾病调控等过程中起到重要作用。近年妇科恶性肿瘤发病率不断上升，严重威胁女性健康，其中卵巢癌早期诊断困难，死亡率位居妇科恶性疾病首位；宫颈癌及子宫内膜癌则均为常见的妇科恶性肿瘤，发病率及死亡率亦逐年上升[1]。了解lncRNA分子在妇科恶性肿瘤疾病中表达模式的改变及该分子在调控疾病发生、发展中的作用机制将有助于早期诊断，并为分子靶向治疗提供新思路。

1 lncRNA研究现状

1.1 lncRNA数据库发展 自lncRNA被鉴定发现以来，已有大量的研究报道了lncRNA在调控细胞周期、基因表达水平以及细胞凋亡等生物学过程中的重要作用[2]。首个对哺乳动物基因组非编码转录本进行大规模分类的研究为FANTOM项目[3]，该项目报道了在小鼠不同组织中表达的超过34000条lncRNA，其中3652条lncRNA得到了后续研究的验证[4]。随后的一系列研究不断扩充了人类及小鼠的lncRNA表达目录，其中包括RefSeq和Ensembl等目前常用的lncRNA注释数据库[5-6]。目前研究者已初步建立了人类、小鼠、斑马鱼、果蝇、线虫、拟南芥、玉米以及疟原虫等数个物种的lncRNA表达目录。

1.2 lncRNA的鉴定 考虑到基因的长度因素，许多lncRNA转录片段中包含蛋白编码RNA开放阅读框序列，这些序列可编码长度超过100个氨基酸的蛋白质，这使得明确区分lncRNA与mRNA的工作变得十分困难。尽管如此，研究者仍发现并总结了一些lncRNA分子普遍具有的特性：①lncRNA的编码基因较蛋白的编码基因长度更短[7]。②大多数已被鉴定注释的lncRNA分子存在多聚腺苷酸化现象[8]。③从结构角度来讲，人类基因转录组中仅有约80条lncRNA存在环状异构体，而mRNA环状异构体为2千条左右。④lncRNA分子可以通过自身3′末端形成三链螺旋而维持结构稳定[9]。现有研究常利用上述几点lncRNA自身分子特征对其进行鉴定。

1.3 lncRNA作用机制 目前对于lncRNA作用机制最为广泛认可的观点认为，lncRNA分子通过形成染色体复合物并结合特异性靶区域而调节基因表达水平[10]。Kelley等[11]研究发现，人类、小鼠以及斑马鱼中lncRNA分子比mRNA分子中包含有更多的重复元件，这些重复元件可能通过与其他RNA分子中同源重复序列碱基互补结合而起到重要调节作用。在转录因子（transcription factor，TF）基因，尤其是与胚胎发育相关的TF基因周围存在大量lncRNA序列，这些序列中富集了如高度保守非编码元件（highly conserved noncoding elements，HCNEs） 等调节性元件，研究认为通过调节TF而参与调控复杂的细胞生物学行为可能是重要的lncRNA作用机制[12]。

1.4 lncRNA与肿瘤研究 在肿瘤患者血液、尿液等体液中检测肿瘤特异性miRNA作为早期诊断指标的研究已有了大量的报道。在一些肿瘤性疾病中，lncRNA的表达也可作为标记物而起到诊断作用。如在前列腺癌中，前列腺特异性lncRNA分子DD3（PCA3）可作为高特异性诊断指标，认为其诊断特异性甚至高于血清前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）[13]。另有研究报道，肝癌相关的lncRNA分子 HULC（highly upregulated in liver cancer）可作为肝细胞癌患者外周血浆中的肿瘤标记物[14]。而lncRNA在肿瘤性疾病中的具体调节机制及作为治疗新靶点的研究尚在起步阶段。

2 lncRNA与妇科恶性肿瘤

2.1 lncRNA与卵巢癌

2.1.1 卵巢癌中lncRNA分子表达变化 Tanos等[15]首次发现lncRNA分子H19在浆液性卵巢癌中高表达而在正常卵巢组织中低表达。此后，在卵巢癌的相关研究中，lncRNA分子表达模式变化陆续有了许多报道。Liu等[16]利用芯片技术在卵巢癌细胞系中进行了lncRNA分子表达模式研究，发现具有高侵袭能力的细胞系SKOV3.ip1与对照组细胞系SKOV3相比，前者有583条lncRNA分子表达上调而578条lncRNA分子表达下调，其中7条差异表达的lncRNA分子（MALAT1，H19，UCA1，CCAT1，LOC645249，LOC100128881，LOC100292680）得到验证。

2.1.2 卵巢癌中lncRNA分子作用机制 雌二醇（E2）在卵巢癌进展中的作用早有报道，而最近有研究显示，E2可以通过靶向调节下游lncRNA分子而影响疾病进程[17]。研究者利用芯片技术比较了E2处理组SKOV3卵巢癌细胞系与对照组未经处理的细胞系中lncRNA分子的表达水平，结果显示115条lncRNA在2组细胞中出现了表达差异；其中lncRNA分子 TC0100223、TC0101686以及 TC0101441在雌激素受体（ER）阳性的卵巢癌组织中也发生了异常表达，并显示出与某些恶性肿瘤表型如高级别国际妇产科联盟（FIGO）分期及高级别组织学分期等特性的相关性；多因素分析则表明TC0101441分子是患者生存预后的一项独立预测指标。深入研究相关lncRNA分子将为进一步解释E2在卵巢癌发展过程中的机制提供研究方向并可能为基于lncRNA分子的临床治疗提出新思路。

上皮间质转化（EMT）在多种肿瘤性疾病的发生发展中起到了重要的作用，Qiu等[18]研究发现，在卵巢癌中 lncRNA分子HOX转录反义 RNA（HOX transcript antisense RNA，HOTAIR）促进肿瘤转移的过程正是由EMT所介导。该研究首先发现在卵巢癌组织中HOTAIR高表达，且HOTAIR的升高水平与疾病FIGO分期、组织学分期呈正相关，而与疾病总生存期及疾病无进展生存期呈负相关；体外实验中，降低HOTAIR在3种不同的高转移卵巢癌细胞系（SKOV3.ip1、HO8910-PM以及HEY-A8）中的表达则显著抑制了细胞系的迁移和侵袭能力；随后在体内实验中，研究者发现HOTAIR分子促进肿瘤转移的能力是通过调节基质金属蛋白酶（MMP）及EMT相关基因而实现的。

甲基化修饰是肿瘤性疾病进展中的重要环节，Gloss等[19]在多种卵巢癌细胞系、正常卵巢样本和卵巢癌组织样本中利用全基因组甲基化DNA免疫共沉淀的方法检测了lncRNA分子ZNF300P1的甲基化水平，发现ZNF300P1甲基化发生在多个卵巢癌细胞系中，ZNF300P1缺失则降低了细胞增殖及克隆形成能力；离体腹膜黏附试验显示ZNF300P1分子在卵巢癌细胞向腹膜表面附着中的作用，提示该lncRNA分子可能通过影响细胞黏附而对肿瘤腹腔转移产生影响。因此，lncRNA分子可以通过影响多个重要通路或关键分子而在卵巢癌进展和转移起到重要作用，更多具体的作用机制仍需深入研究。

人类卵巢癌特异性转录本（human ovarian cancer-specific transcripts，HOSTs） 家族成员之一的HOST2，由于缺乏明显开放阅读框而被划分为lncRNA分子，早期研究发现该分子在正常卵巢细胞及非卵巢来源的肿瘤中表达极低而在卵巢癌来源的细胞系及原发卵巢恶性肿瘤中却有较高表达。研究同时发现，与体外培养的正常卵巢上皮细胞相比，在4种不同组织类型的卵巢癌组织样本中，该lncRNA分子均有较高水平的表达[20]。2015年Gao等[21]针对HOST2在卵巢癌中具体的调节分子机制进行了研究，研究者首先通过生物信息学分析发现HOST2分子中包含有miRNA分子miR-let-7b的结合位点。miR-let-7b分子具有明确的抑癌作用，而HOST2通过发挥其分子海绵的作用与miR-let-7b结合后抑制了后者的功能，进而HOST2在卵巢癌中表现出促进肿瘤细胞增殖、迁移及侵袭的作用。

综上，lncRNA在卵巢癌调节中涉及的分子机制十分复杂。lncRNA分子表达水平差异及其自身甲基化修饰水平可以直接影响肿瘤细胞的生物学特性。同时lncRNA也受到关键分子的调控并可通过下游靶基因调节EMT等重要的促肿瘤通路。

2.2 lncRNA与宫颈癌 有研究在111例宫颈癌及40例正常宫颈组织中利用聚合酶链反应（PCR）技术检测了HOTAIR分子的表达水平并与临床预后进行了相关性分析，结果显示HOTAIR在宫颈癌中的表达明显升高且与淋巴结转移相关；多因素分析则显示HOTAIR的高表达是宫颈癌复发的重要预测因素。HOTAIR基因敲除可以降低宫颈癌细胞系的增殖、迁移及侵袭能力。研究认为，HOTAIR分子促进宫颈癌侵袭性是通过对靶向基因如血管内皮生长因子及EMT相关基因的调控而实现的[22]。Sun等[23]利用转录组芯片技术对宫颈癌组织及相应的癌旁组织的lncRNA和mRNA表达模式进行了检测，发现与癌旁组织相比，宫颈癌组织中有708条lncRNA分子表达升高而836条lncRNA分子表达下降；利用RNA免疫共沉淀技术发现1条特异性差异表达的lncRNA分子可以与EZH2（enhancer of zeste homolog 2）物理结合，该lncRNA-EBIC分子与EZH2之间的关联随即被证实是抑制E-钙黏蛋白所必需的，E-钙黏蛋白是影响宫颈癌转移的重要分子；lncRNAEBIC可以通过结合EZH2并抑制E-钙黏蛋白表达而促进宫颈癌的发展和转移。因此，lncRNA分子可能成为预测宫颈癌发生、发展及预后的新靶点，在宫颈癌侵袭转移中的具体机制也有待于进一步研究证实。

2.3 lncRNA与子宫内膜癌 目前lncRNA分子在子宫内膜癌中的研究相对较少。Huang等[24]利用PCR技术检测了lncRNA分子HOTAIR在子宫内膜癌中的表达水平，结果显示在子宫内膜癌细胞系及癌组织中，HOTAIR的表达均显著高于正常内膜组织，HOTAIR的表达升高与子宫内膜癌分期、肌层浸润以及淋巴结转移呈正相关；体内外实验中，利用慢病毒转染技术敲除子宫内膜癌细胞系HEC-1A中HOTAIR分子后观察到体外细胞的增殖及迁移侵袭能力下降且肿瘤细胞体内生长被抑制。在人类肿瘤性疾病中，原钙黏附蛋白 10（protocadherin10，PCDH10）通常因启动子区域甲基化而失活。Zhao等[25]在子宫内膜癌的研究中发现，PCDH10在子宫内膜癌中的表达下调，lncRNA分子MALAT1是PCDH10作用靶点之一，在子宫内膜癌中PCDH10通过抑制Wnt通路而影响MALAT1分子的表达；在子宫内膜癌细胞系HEC-1B中过表达PCDH10分子或敲除MALAT1分子后均可观察到细胞系在小鼠体内的成瘤体积明显下降。因此，在lncRNA分子调控子宫内膜癌进展过程中不但可以直接影响肿瘤细胞的生存能力，而且该调节过程也受到上游分子及通路的复杂调控。

3 展望

lncRNA分子是一类特殊的基因组转录产物，妇科恶性肿瘤中的相关研究目前主要集中在lncRNA分子表达模式及其对肿瘤细胞功能影响的现象观察阶段。尽管现有研究已发现了某些lncRNA分子在妇科恶性肿瘤中可表现出表达水平的变化，在妇科恶性肿瘤发生早期是否存在可以作为诊断指标的lncRNA分子，其特异度与敏感度等问题仍值得进行深入研究。而针对具体调节过程中涉及分子通路的为数不多的研究已显示出了lncRNA作用机制的复杂性。lncRNA不仅可以通过自身结构修饰及表达水平的变化影响疾病的发生、发展，还可与关键蛋白分子及重要通路中相关基因相互作用而起到调控作用。lncRNA对miRNA分子的调节更为探索疾病机制及治疗提供了新思路。随着高通量检测技术的不断发展完善，未来针对lncRNA的研究手段将不断丰富，lncRNA分子在妇科肿瘤早期诊断及新靶向治疗领域中具有十分广阔的应用前景。

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