长链非编码RNA在胃癌预后和耐药中的研究进展

黄世庆 韦忠恒

综 述

长链非编码RNA在胃癌预后和耐药中的研究进展

黄世庆 韦忠恒

作者单位：533000 百色 广西右江民族医学院附属医院肿瘤科

有效预后因子的缺失、肿瘤细胞耐药性的产生往往导致胃癌治疗失败，因而可靠的胃癌预后因子及高效的化疗药物对胃癌治疗具有重要作用。近年研究发现，长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）与胃癌的诊断、预后及耐药密切相关，是胃癌发生发展及产生耐药性的重要因素。本文就lncRNA在胃癌预后以及耐药方面的研究进展作一综述。

长链非编码RNA；胃肿瘤；预后；耐药

胃癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，根据GLOBOCAN 2012（IARC）估计，2012年全球胃癌新发病例约 95.2万例，胃癌死亡约72.3万例，分别位于恶性肿瘤发病率第5位、死亡率第3位。超过70%的胃癌新发病例发生在发展中国家，约50%的病例发生在亚洲东部，且主要集中在中国［1］。缺乏方便敏感的检测标志物以及胃癌细胞对化疗药物产生耐药是临床化疗失败的主要原因。长链非编码 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是指因缺少开放阅读框而不能编码蛋白的长度超过200个核苷酸的RNA，可在转录水平、转录后水平以及表观遗传水平等多种层面调节相关基因的表达［2］。在胃癌的形成及恶化过程中有许多异常表达的lncRNA，与胃癌形成、转移、耐药等生理过程密切相关［3-5］。为进一步了解lncRNA在胃癌中的生物学功能，寻求与胃癌预后相关的lncRNA和胃癌细胞耐药的机制，本文就lncRNA在胃癌预后和耐药中的研究进展作一综述。

1 lncRNA概述

人类基因组计划探明在人类基因组中含有大约20 000个能编码蛋白质的基因，约占基因总数2%，超过90%的转录基因并不能编码成蛋白质，因此称这类基因的转录产物为非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）。根据ncRNA的长短，又分为长链和短链非编码RNA。短链非编码RNA是指转录本长度小于200个核苷酸的不能编码蛋白质的RNA分子［6-8］，其中代表性的ncRNA当属microRNA，其在基因调控中扮演重要角色。lncRNA是一类转录本长度大于200个核苷酸不编码蛋白质的RNA分子［2，6-8］，在人体内大部分组织细胞中均有表达，其表达量估计有15 000种，低于蛋白编码基因，但其组织特异性却远高于蛋白编码基因［9］。不同lncRNA具有不同的亚细胞定位，并在不同的细胞定位中起不同作用。大多数lncRNA定位于细胞核内，主要参与染色质重塑、基因转录、mRNA稳定性、mRNA翻译等生理过程的调节［10-14］。根据lncRNA在基因组上相对于蛋白编码基因的位置，可将lncRNA分为正义lncRNA（sense lncRNA）：与同一条链上蛋白编码基因转录方向相同；反义lncRNA（anti-sense lncRNA）：与同一条链上蛋白编码基因转录方向相反；双向 lncRNA（bidirectional lncRNA）：可同时在同一条链上蛋白编码基因转录相同或相反的方向转录；基因内lncRNA（intronic lncRNA）：由基因的内含子区转录而来；基因间lncRNA（intergenic lncRNA）：由两个基因转录区域之间的DNA片段转录而来，即lincRNA［15］。近期研究表明，lncRNA不仅在细胞的生长发育等正常生理过程中起作用，且大量异常表达的lncRNA以各种方式参与对肿瘤发生发展的调控［16］。

2 lncRNA在胃癌预后中的作用

研究表明多种lncRNA与癌症的发生发展以及转移复发等相关［16］。Cao等［17］利用生物信息学方法探究了80对胃癌病理组织和癌旁组织中lncRNA的表达情况，发现有88种lncRNA在胃癌组织中异常表达。多项研究表明，多种lncRNA在胃癌的发生发展中起重要作用，其中一些可作为胃癌诊断及预后相关的分子标记。

2.1 lncRNA-H19

H19基因位于人染色体11p15.5，在哺乳动物中呈进化上的保守性，是最早被鉴定到与癌症相关的lncRNA，在胚胎发育期高表达，集中表达在内胚层及中胚层来源的组织，出生后表达减少，仅在心肌及骨骼肌中有一定表达［18］。有研究证实H19在一些恶性肿瘤中高表达，并对其发展有促进作用，比如乳腺癌［19］。然而也有研究发现H19在肝癌中低表达［20］。H19在不同肿瘤发生发展中扮演的角色不同可能与H19本身的功能多样性以及组织特异性有关［21］。为了探究H19与胃癌发生发展的关系，Li等［22］用qRT-PCR检测了胃癌组织和正常胃组织中lncRNA-H19的表达，结果显示lncRNA-H19在胃癌组织中的表达升高。体外细胞实验发现过表达lncRNA-H19能显著促进胃癌SGC7901细胞增殖和转移，而敲低lncRNA-H19表达则可抑制胃癌细胞转移，临床样本统计表明低表达lncRNA-H19的胃癌患者较高表达患者拥有更久的存活期。在机制方面，Yang等［23］研究发现H19通过抑制p53的表达而降低其下游靶基因Bax水平，从而促进胃癌细胞增殖。Liu等［24］研究也证实了H19对胃癌细胞增殖的促进作用。以上研究表明高表达lncRNA-H19可能是胃癌临床恶化的重要原因之一，对胃癌患者预后具有重要的参考意义。

2.2lncRNA-HOTAIR

HOTAIR是HOX基因簇的表达产物，是第一个被证实可促进肿瘤细胞侵袭转移的lncRNA，主要通过调节染色体组蛋白的甲基化水平而起调节基因表达的作用［25］。Zhang等［26］通过 qRT-PCR 技术比较了 50对胃癌组织和相应癌旁组织lncRNA-HOTAIR的表达，发现其在胃癌组织中高表达，同时细胞实验证明抑制HOTAIR活性能够抑制肿瘤细胞转移，临床样本的统计数据也表明高表达lncRNA-HOTAIR的胃癌患者生存时间显著变短。Du等［27］研究发现，在中国人群中，lncRNAHOTAIR存在多种转录变体，不同的变体可导致不同的胃癌风险，含有该lncRNA AG基因型的胃癌患者较含有AA基因型的患者有更大的恶化风险。Liu等［28］进行的体内、体外实验均证实高表达lncRNA-HOTAIR能够促进胃癌细胞增殖和转移，过表达lncRNA-HOTAIR的小鼠较正常小鼠因肿瘤转移更快死亡，此外临床分析也证实lncRNA-HOTAIR含量与肿瘤分期密切相关。此外，Xu等［29］的研究发现，利用lncRNA-HOTAIR高表达作为预测是否存在淋巴结转移的指标，其诊断性ROC曲线下面积可达0.8，证明lncRNA-HOTAIR高表达有较好预测胃癌淋巴结转移的价值。Pan等［30］分析了800例胃癌患者和1 600名正常人胃组织lncRNA-HOTAIR的表达以及方式，发现一种新的含有胸腺核苷T等位基因的变体，这充分解释了临床上胃癌有不同表型的原因，提示lncRNA-HOTAIR可较好预测胃癌淋巴结转移和预后，有较大的潜在临床应用价值。

2.3 lncRNA-FER1L4

除了在胃癌组织中高表达的部分lncRNA外，还有一些在恶化程度较高的肿瘤细胞中低表达的lncRNA，研究表明其与肿瘤恶性程度也有关，对患者预后有重要意义。FER1L4位于人类第20号染色体。Liu等［31］比较了61对胃癌患者癌组织和癌旁组织中lncRNA-FER1L4的表达，发现lncRNA-FER1L4在大部分患者（56/61）的癌组织中表达显著下调，而高表达患者存活期更长，显示出良好的预后。Xia等［32］研究表明，lncRNA-FER1L4通过提高miR-106a-5p表达水平调节胃癌细胞PTEN通路，阻滞肿瘤细胞从G0/G1期向S期转变，从而抑制胃癌细胞增殖。以上研究结果证实，lncRNA-FER1L4与胃癌恶性程度和预后有关。

2.4 其他lncRNA

Song等［33］通过比较基因表达数据库（gene expression omnibus，GEO）发现3个lncRNA表达水平与胃癌患者预后有关，分别是 LINC01140、TGFB2-OT1和RP11-347C12.10。通过数据统计发现，当三者表达量较高时，患者生存期缩短，与胃癌预后相关。而Ren等［34］通过比较肿瘤基因组数据库（thecancergenomeatlas，TCGA），发现5个 lncRNA（CTD-2616J11.14、RP1-90G24.10、RP11-150O12.3、RP11-1149O23.2、MLK7-AS1）与胃癌临床分期和预后相关，过表达这5个lncRNA之一的患者生存期明显缩短。此外，Zou等［5］研究发现，lncRNA-Sox2ot含量较高的胃癌患者病情恶化更快，且生存期更短。Wang等［35］通过大规模的文献分析和数据库搜索发现，lncRNA-SPRY4 Intronic Transcript 1在发生淋巴结转移和远端转移的胃癌患者中含量较高，与患者不良预后有关。Liu等［36］研究发现，lncRNA-CARLo-5在胃癌组织中含量较高，高表达的患者生存期较短，其表达水平与患者的不良预后有相关性。以上研究表明，lncRNA作为评价胃癌患者预后的指标具有较高的可信度和可行性，但相关的分子机制需进一步验证。

3 lncRNA与胃癌耐药的关系

肿瘤产生耐药性的机制较复杂，涉及药物代谢、细胞损伤修复等多个生理过程及信号通路。王颖［37］利用高通量lncRNA芯片比较胃癌耐药细胞株SGC7901/ADR、SGC7901/VCR与亲本细胞 SGC7901 lncRNA表达谱差异发现，lnc-DMTF1v4等多个lncRNA在两株耐药细胞中呈高表达，提示这些异常表达的lncRNA可能与胃癌细胞耐药相关。lncRNA参与胃癌细胞耐药调节已取得较多成果［38］，根据近期的研究，lncRNA参与调控胃癌细胞的耐药机制主要分为以下几类。

3.1 调控药物代谢

大部分化疗药物需在肿瘤细胞内部起作用，如果药物在细胞内代谢异常则不能使药物有效地结合到靶向分子而无法起到抗肿瘤作用。当前研究发现，多种耐药肿瘤细胞存在药物外排现象。药物外排主要通过细胞膜上的三磷酸腺苷依赖的药物泵，即ATP结合盒式转运蛋白（ATP-binding cassette，ABC）转运家族。该家族蛋白通过水解ATP获得能量，将细胞内部高浓度的化疗药物排出细胞外，降低细胞内部的药物浓度，使之不能有效发挥杀伤肿瘤细胞的作用，从而使肿瘤细胞产生耐药性。该家族成员之一的P糖蛋白，由多药耐药基因（mutidrug resistant-1，MDR1）所编码。lncRNA-MRUL处于MDR1基因编码区下游约400个碱基的位置。Wang等［39］通过比较正常胃癌细胞和对阿霉素以及长春新碱耐药的胃癌细胞SGC7901/ADR和SGC7901/VCR中lncRNA的表达情况，发现lncRNA-MRUL在耐药细胞中高表达，意味着其可能参与对胃癌细胞耐药的调控。进一步研究发现，在耐药细胞中较低的lncRNA-MRUL表达能提高细胞对药物的敏感性，使细胞失去耐药性。据此推断，lncRNA-MRUL可能通过促进P糖蛋白表达使细胞内药物加速排到细胞外，从而使细胞产生耐药。该研究证明，lncRNA-MRUL通过调节ABCB1的表达影响药物在细胞内转运，从而调节细胞内部的药物浓度，使胃癌细胞产生多药耐药。

3.2 调控肿瘤细胞上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）

EMT指细胞失去上皮特性而获得间质特性，细胞的运动能力增强，突破细胞间的黏连并完成转移的能力亦增强。研究证实，细胞的运动能力增强有利于细胞逃逸药物刺激，从而产生耐药。肿瘤细胞内的多条信号通路参与EMT的发生，包括Wnt/β-连环素、TGF-β通路和AKT/mTOR通路等。当前研究发现，多种lncRNA参与了与EMT相关信号通路的调节过程，并影响肿瘤细胞耐药性的形成。Yan等［40］发现 lncRNA-HOTAIR能激活PI3K/AKT/MRP1通路而增加肿瘤细胞对顺铂的耐受，还可通过调控小RNA miR-126活性，激活PI3K/AKT/MRP1通路活性，进而促进胃癌细胞对顺铂耐药。

3.3 调控细胞增殖和凋亡

诱导肿瘤细胞凋亡是抗肿瘤药物的重要机制之一，研究表明多种lncRNA参与了对肿瘤细胞凋亡的调控。在耐药肿瘤细胞中部分细胞被lncRNA调控而失去凋亡能力，导致细胞耐药产生。Caspase是重要的参与细胞凋亡的蛋白因子。Hang等［41］研究表明lncRNA-AK022798通过调节Caspase参与胃癌对顺铂耐药的形成，在耐药胃癌细胞中敲除lncRNA后，Caspase及其剪切变体表达增加，继而导致凋亡的耐药细胞数量增加。Zhang等［42］研究发现，过表达lncRNA-PVT1能促进胃癌细胞的多药耐药，顺铂处理含有该lncRNA过表达的胃癌细胞不能使细胞发生凋亡；对细胞凋亡的阻碍能力可能是lncRNA-PVT1促使细胞产生耐药性的主要机制。Shang等［43］发现lncRNA-CASC9通过提高胃癌细胞的增殖能力使胃癌细胞获得耐药性，敲除lncRNA-CASC9能逆转耐药细胞对紫杉醇和阿霉素的耐药性。此外，Shang等［44］发现lncRNA-UCA1也能通过促进胃癌细胞增殖提高细胞耐药性。p53是著名的抑癌因子，主要通过促进细胞凋亡发挥抑癌作用。根据近期的研究成果，Askarian-Amiri等［45］系统阐述了lncRNAs在肿瘤细胞耐药中的角色和意义。

4 小结

寻找明确的胃癌预后因子以及探索胃癌药物耐药的生物学机制是胃癌研究领域的重点。关于胃癌预后指标以及耐药机制大多从一些常规的基因转录及蛋白翻译调控等角度出发探索，因此亟需从新的角度挖掘有用信息。越来越多的研究表明，lncRNA与胃癌发生发展、诊断、预后及耐药性关系密切，但是目前对胃癌lncRNA的研究还不够深入，机制尚未清楚。阐明lncRNA在胃癌中的作用将有助于更加全面地认识肿瘤发生发展的分子机制，也为胃癌预后、消除肿瘤耐药和开发新的抗肿瘤药物提供潜在靶点，为治疗方案地改进提供参考。相信不久的将来，更多与lncRNA相关的胃癌预后指标和抗肿瘤药物将被开发，为胃癌患者带来希望。

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R735.2

A

1674-5671（2017）05-05

10.3969/j.issn.1674-5671.2017.05.15

韦忠恒。E-mail：weizhongh1968@126.com

［2017-06-06收稿］［2017-07-30修回］［编辑 江德吉］