长链非编码RNA在肿瘤发生、发展中的作用研究进展

赵家荣，晁 旭

·述 评·

长链非编码RNA在肿瘤发生、发展中的作用研究进展

赵家荣，晁 旭

非编码RNA是指一类不编码蛋白质，但在生物体生命活动中具有功能的RNA分子。非编码RNA在发育和疾病中有众多角色，而其中一个突出的作用是调节基因的表达。非编码RNA按其长度可分为短链非编码RNA和长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。LncRNA是一类长度大于200 nt、广泛存在于哺乳动物细胞中的一类蛋白非编码序列。LncRNA通过剂量补偿效应、表观遗传调控和细胞分化调控等环节在生命活动中发挥重要作用，尤其在一些复杂疾病的发生、发展过程中发挥重要功能。近年来，有关lncRNA在肿瘤发生、发展中的作用研究日益增多，已经成为肿瘤发病机制的研究热点。作者就lncRNA在肿瘤发生、发展中的功能及作用机制进行综述。

长链非编码RNA；肿瘤

长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是一类长度大于200 nt、广泛存在于哺乳动物细胞中的一类蛋白非编码序列。LncRNA通过剂量补偿效应、表观遗传调控和细胞分化调控等环节在生命活动中发挥重要作用，尤其在一些复杂疾病的发生、发展过程中发挥重要功能。LncRNA与许多人类疾病相关联，尤其是癌症，lncRNA失调已在胶质细胞瘤、结直肠癌、肝癌、白血病等肿瘤中发现。通常lnc-RNA失调影响细胞的功能，如增殖、抗凋亡、诱导血管生成、促进转移等[1]。近年来，有关lncRNA在肿瘤发生、发展中的作用研究日益增多，已经成为肿瘤发病机制的研究热点。

1 LncRNA的功能及作用机制

随着lncRNA研究的不断深入，人们逐渐意识到lncRNA具有多种重要的功能，参与生物体的发育和代谢，其调控途径包括基因印记、基因重组、染色质修饰、细胞周期调控、转录、剪切、信使RNA降解和翻译等，主要在表观遗传学调控、转录调控和转录后调控这3个层面上[2]。LncRNA主要通过4种作用方式发挥其生物学功能:①lncRNA担任信号分子角色，当细胞受到特定刺激后，能够表现出相应的组织特异性，并具有作为生物标志物的潜力；②引导型lncRNA通过与DNA或者蛋白质结合，可将特定的复合体引导到正确的染色体位置上；③lncRNA还可作为“分子诱饵”来诱导特定蛋白(如转录因子)并与之结合，该作用能使其下游的转录反应受到阻碍；④lncRNA可以作为蛋白质复合物的骨架把2个表观修饰的酶联合在一起[3]。在癌症中，转录调控正在成为lncRNA的一个突破层，这个功能包含抑制致癌基因和癌症[4]。

2 LncRNA与肿瘤的关系

基因组的不稳定和突变是肿瘤产生的一个重要标志，遗传和表观遗传的变化也会导致组织和器官的基因或蛋白异常表达。研究显示，失调的lncRNA可通过多种途径调节甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和作为微小RNA的前体，在肿瘤的发生和发展中发挥重要作用[5]。LncRNA的表达存在组织特异性[6]，这将为它们作为诊断标志物和预后标志物提供潜在的优势。LncRNA的表达在多种癌症中差异有统计学意义，包括肝癌、肺癌、胃癌、乳腺癌、肾癌等。

2.1 肝癌 肝细胞癌是人类第五大常见恶性肿瘤，将近占据了原发性肝癌的90%。为了识别lncRNA在恶性肝细胞中被改变的表达，研究者进行lncRNA基于杂交的微阵列分析的表达，发现几个lncRNA的表达在恶性肝细胞和正常肝细胞之间被改变[7]。Lai等[8]研究发现，lncRNA基因MALAT1在肝细胞癌细胞系9株中均高表达，其中4株表达水平为正常肝细胞的2倍以上，在52例肝细胞癌和相应的癌旁组织中，38例肝细胞癌组织中的MALAT1表达水平明显高于癌旁组织。另外，研究者分析10例肝细胞癌及配对癌旁组织的lncRNA的表达情况，其中5例样本中共筛选到17个具有表达差异的lncRNA；随后进行染色体上位置的标注，发现它们大部分位于肝细胞癌染色体杂合性缺失区域或扩增区域，为进一步深入研究其表达模式及功能奠定了基础，也为肝癌肝移植术后预防复发转移提供新思路和新方法[9]。人类芯片检测发现659个lncRNA在肝细胞癌组织和癌旁非肿瘤肝组织之间存在表达水平差异，从中选择5个lncRNA[TCONS-00018278、AK093543、 D16366、ENST00000501583、NR-002819(MALAT1)]进行定量验证发现，与癌旁非肿瘤肝组织相比，其中TCONS-00018278、AK093543、D16366、ENST00000501583在肝细胞癌组织中的表达水平显著下调，而NR-002829(MALAT1)在2种组织中的表达水平差异则无统计学意义[10]。另外，lncRNA URHC在肝癌细胞及肝癌组织中均高表达，且URHC的表达与肝癌患者的病理特征相关。下调URHC表达可以抑制肝癌细胞增殖并促进凋亡，但对肝癌细胞侵袭及迁移无明显影响，提示URHC可能主要通过促进肿瘤的恶性生长发挥作用。其机制是URHC通过负调控靶基因ZAK表达，并使下游ERK/MAPK通路失活进而促进肝癌细胞增殖及抑制凋亡。因此，肝癌中可能存在URHC-ZAK-ERK/MAPK的调控机制，通过影响细胞增殖与凋亡促进肝癌的发生、发展[11]。LncRNA干扰肝癌细胞的节律导致肝癌发生[12]。此外，同样发现lncRNA显著上调肝癌细胞使HBx蛋白通过抑制p18蛋白促进肝癌细胞增殖[13]。

2.2 肺癌 肺癌目前是全球范围内发病率及病死率最高的恶性肿瘤。LncRNA与肺腺癌的发生密切相关。研究发现，母系表达基因3(maternally expressed gene 3，MEG3)可以代表顺铂不良反应的一个新标志，并可能成为肺腺癌化疗潜在的治疗靶点[14]。在分析芯片表达谱结果的基础上，选取在肺腺癌肿瘤组织样本和癌旁正常肺组织样本中有明显差异性表达的lncRNA，在37例肺腺癌患者的肿瘤组织样本和癌旁正常肺组织样本中检测它们的表达，并结合临床资料进行相关性分析；结果发现，与癌旁正常肺组织样本相比，肺腺癌组织样本中lncRNA uc001kfo的表达明显升高，并与肺腺癌、淋巴结转移及分期表现出较为明显的相关性[15]。通过实验发现，发生转移的小细胞肺癌组织lncRNA表达谱发生显著变化，提示差异性表达的lncRNA参与了小细胞肺癌侵袭和转移的恶性表型[16]。

2.3 胃癌 胃癌目前是全球发病率第5位的恶性肿瘤，排在乳腺癌、宫颈癌、结直肠癌和肺癌之后，在肿瘤致死率中居第3位。但对于胃癌中lncRNA的机制研究只是处于起步阶段。研究胃癌中差异表达的lncRNA，共检测出约4 500个差异基因，并在32例配对的胃癌患者组织样本中进行实时定量检测，结果发现UCA1在胃癌肿瘤组织中高表达[17]。另外，通过探讨lncRNA MEG3在胃癌组织及细胞系中的表达水平，以及通过表达MEG3对胃癌细胞增殖能力的影响；结果显示胃癌组织及细胞中MEG3的表达下调，并可通过抑制p53蛋白的激活从而促进胃癌细胞增殖，影响胃癌的发生和发展[18]。

2.4 乳腺癌 LncRNA在表达水平上的差异或在某些癌症类型特异性的表达，可作为临床肿瘤诊断标志物，如同源盒基因转录反义RNA(homeobox gene transcript antisense RNA，HOTAIR)可作为乳腺癌高度特异性的标志物。HOTAIR是一个长度为2.22 kb的lncRNA，定位在哺乳动物12q13.13上的基因HOXC位点，不编码任何蛋白质。HOTAIR在乳腺癌组织中的表达水平较癌旁正常组织明显升高(P＜0.001)，可能起到增强癌细胞的侵袭力，促进乳腺癌发展的作用，HOTAIR与HOXD10两者在乳腺癌及癌旁正常组织中的表达均未呈现相关性，可能在人体中建立了新的调控关系从而发挥作用，并且在原发性乳腺癌中表达明显升高，且与孕激素受体及Ki67蛋白的表达呈正相关[19]。LncRNA在中医方面的研究也有了进展，lncRNA参与了乳腺癌肝郁证的发生、发展，其可能的机制是参与机体免疫调节。与传统乳腺癌筛查方式相比，外周循环血lnc-RNA RP11-445H22.4具有诊断上的优势，有作为乳腺癌肝郁证患者早期诊断的生物标志物的潜力。因此，研究lncRNA与乳腺癌肝郁证的关系不仅有助于中医证型分析应用，也有助于筛查乳腺癌高危人群，或能提高早期诊断率、寻找新的药物靶标，为临床研究治疗提供新的方案[20]。

2.5 肾癌 肾癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤之一，其病理分型以肾透明细胞癌多见(70%～80%)。肾透明细胞癌是成人肾脏中最常见的占位性病变，约占所有肿瘤的3%，其病死率高达40%。研究发现，lncRNA与肾癌的发生、发展有着一定的相关性，可作为重要的调控分子为肾癌的研究提供了新的方向[21]。有研究检测58例肾细胞癌患者癌组织及正常肾组织中，lncRNA重要成员MALAT-1与其上游转录因子Snail的各自转录水平，探讨各自在肾细胞癌和正常肾组织中的表达关系以及MALAT-1与Snail之间的相关性；发现MALAT-1和Snail在肾细胞癌组织中表达水平均显著上调，MALAT-1和Snail之间存在着正相关；Snail作为MALAT-1的上游转录调控因子，可能调控MALAT-1基因发挥促进肿瘤发生、发展，Snail基因将成为肾细胞癌诊断及靶向治疗的新靶点[22]。姚炜敏[23]研究LncRNA PTENP1在人肾透明细胞癌中表达及调控，并进一步探索其功能及分子机制，结果表明PTENP1在人肾透明细胞癌中低表达并与基因甲基化有关。肾透明细胞癌中PTENP1是抑癌基因，作为竞争性内源RNA通过竞争信使RNA-21影响抑癌基因PTENP1的表达可能是其发挥抑癌功能的分子机制[23]。

3 展望

LncRNA在肿瘤发生、发展过程中确实存在异常表达，并且一定程度上存在组织特异性，lncRNA对生命活动及肿瘤发生起重要调节作用。作者就lncRNA与肿瘤的关系进行综述，相信随着对lncRNA结构与功能的深入研究，lncRNA靶点在肿瘤预防、诊断、治疗中具有深远的意义，lncRNA也将成为攻克癌症的重要部分。

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The long non-coding RNA in the occurrence and development of cancer

ZHAO Jiarong1，CHAO Xu1，2
(1.College of Basic Medical Sciences，Shaanxi University of Chinese Medicine，Xianyang Shaanxi 712046，China；2.Department of Translational Medicine，the Second Hospital Affiliated Shaanxi University of Chinese Medicine，Xianyang Shaanxi 712000，China)

Non-coding RNA is a class of RNA which can not code protein，but can have multiple functions in life.Non-coding RNA acts as diverse roles in development and disease，and its prominent role is to regulate gene expression.Non-coding RNA can be divided into short chain noncoding RNA and long non-coding RNA(lncRNA)according to its length.LncRNA is a kind of RNA which can not code structural protein which widely exists in mammalian cells，and their length are more than 200 nt.LncRNA plays an important role in the process of development through the dosage compensation effect，epigenetic regulation，cell differentiation regulation and other aspects，especially it exerts critial function in some complicated diseases.Recently it is reported that the role of lncRNA is increasing during occurrence and development of cancer，and has become a hot research field in the pathogenesis of cancer.This article reviews the function and mechanism of lncRNA druing the occurrence and development of cancer.

Long non-coding RNA(lncRNA)；Cancer

R342.2

A

2095-3097(2017)03-0129-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2017.03.001

2017-02-15 本文编辑:徐海琴)

陕西省自然科学基础研究计划面上项目(2015JW8475)

712046陕西咸阳，陕西中医药大学基础医学院(赵家荣，晁 旭)；712000陕西咸阳，陕西中医药大学第二附属医院转化医学科(晁 旭)

晁 旭，E-mail:chaoxu5861＠qq.com