长链非编码RNA与肝癌的关系及其研究进展

甘园园+++何晓琴++徐细明

[摘要] 肝癌是常见的恶性肿瘤之一，发病率和死亡率高，目前缺乏有效的治疗方法。长链非编码RNA（lncRNA）是转录本超过200个核苷酸且不能编码蛋白的RNA分子。lncRNA在肝癌的发生、发展中起重要作用，能影响肝癌的增殖、凋亡、侵袭转移及预后。本文结合国内外在该领域的最新研究进展概述了lncRNA在肝癌中的异常表达情况，介绍了其通过基因转录调节、表观遗传、稳定蛋白质和miRNA海绵作用方式影响肝癌发生、发展过程的作用机制，分析了其作为肝癌预后和诊断标志物的重要依据，表明lncRNA在肝癌的临床应用中具有广阔的前景。

[关键词] 长链非编码RNA；肝癌；分子机制

[中图分类号] R735.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）11（a）-0049-04

原发性肝癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，发病率位于恶性肿瘤第六位且逐年上升。在我国，2015年肝癌新发病例和死亡病例均在40万例以上，严重威胁人类的身体健康[1]。肝癌患者发现时大多已属于晚期，而手术切除及肝移植等治疗方法仅对早期肝癌具有良好的治疗效果[2]，目前亟需找到能够有效治疗肝癌方法的新靶点。最近研究表明，基因组中的长非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）在肿瘤发生、发展中扮演着重要角色，其在肝癌演变分子生物学机制的深入研究以及肝癌生物标志物的发现，有助于肝癌的预防、早期诊断以及有效治疗[3]。本文对lncRNA在肝癌发生、发展中的最新研究进展作简要综述。

1 lncRNA概述

哺乳动物基因组序列中可产生编码蛋白序列的转录本不到2%，大部分基因不能编码蛋白质，被统称为非编码RNA（non-coding RNAs，ncRNAs），其中长度超过200个核苷酸的被称为lncRNA。lncRNA是RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物，缺乏有效的开放阅读区，起初被认为是基因组中的“暗物质”，但最近的研究表明，lncRNA具有非常重要的功能和多种分子机制，能在多种生命活动中发挥重要作用[4]。lncRNA主要是以RNA的形式从表观遗传学、转录及转录后水平参与X染色体沉默，基因组印记以及染色质修饰，转录激活，转录干扰，核内运输等一系列细胞的重要功能调控。lncRNA与疾病的发生、发展有密切联系，为了解疾病的发病机制提供新的可能性，有望成为疾病诊断、预后的生物学标记或直接的治疗靶点[5]。

2 lncRNA在肝癌中的异常表达

自从lncRNA的生物学功能被关注以来，其在肿瘤中的差异表达与肿瘤发生机制的关联性研究也逐渐开展和深入。已有一些lncRNA被证实在肝癌发生、发展中发挥着重要的功能，且与肝癌复发转移、预后相关，如HULC（hepatocellular carcinoma up-regulated long non-coding RNA）、H19、HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）和MEG3（maternally expressed 3）等。HULC在肝癌组织中显著高表达，与患者的TNM分期、肝内转移、复发及预后相关，能够通过上调SPHK1（sphingosine kinase 1）的表达促进肿瘤血管生成[6]。H19属于印记基因，在人胚胎阶段高表达，在出生后的多数器官中表达下调，但在肝癌组织中呈高表达，其影响肝癌发生、发展的机制仍未阐明[7]。HOTAIR在肝癌组织中较癌旁组织高表达，能够下调SETD2（SET domain -containing protein 2）促进肝癌干细胞恶性生長[8]。MEG3在肝癌中低表达，可以促进P53的转录活性，改变P53靶基因的表达，抑制肝癌生长[9]。

3 lncRNA在肝癌中的作用机制

3.1 lncRNA调节基因转录

基因的转录由转录因子和染色质修饰因子进行调节。lncRNA可以靶向作用于转录因子、RNA聚合酶等影响基因转录过程，调节基因转录和表达。lncRNA通过顺式作用或反式作用调节转录激活因子或抑制因子，从而正向或负向调节基因的表达。细胞水平实验证明，lncRNA URHC（up-regulated in HCC）能够通过顺式方式作用于下游基因ZAK（zipper containing kinase AZK），失活ERK/MAPK通路，促进肝癌细胞增殖、抑制凋亡[10]。LinC00152在肝癌组织中显著高表达，在转录水平调控EpCAM（epithelial cell adhesion molecule）的表达，进而活化mTOR信号通路，促进肝癌增殖生长[11]。

3.2 lncRNA参与表观遗传调节

表观遗传的改变如DNA甲基化、组蛋白修饰和基因印记等是包括肿瘤在内的许多人类疾病的发病因素。近年研究证明，lncRNA直接结合PRC1（polycomb repressive complex 1）和PRC2、染色质修饰蛋白如CoREST（corepressor of RE1 silencing transcription factor）和JARID1C（jumonji AT-rich interaction domain 1C），引导染色质修饰复合物发挥改变表观遗传的特异性效应。lncRNA TUG1能够募集并结合PRC2，抑制KLF2（Kruppel-like factor 2）的转录促进肝癌细胞增殖、克隆形成、肿瘤发生和抑制凋亡[12]。lncRNA HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）位于染色体12q13.13HOXC基因座上，能够结合PRC2复合体到HOXD基因座上，通过促进PRC2基因组定位和H3K27甲基化调节基因的表达[13]。lncRNA SRHC（greatly-reduced in HCC）在肝癌组织中甲基化，显著低表达，且与血清中甲胎蛋白（AFP）水平和组织分化程度相关，能够抑制肝癌细胞增殖和克隆形成[14]。

3.3 lncRNA稳定蛋白质和蛋白复合体

很多lncRNA通过与蛋白质和蛋白复合体直接相互作用作为支架、变构激活剂或抑制剂发挥致癌作用，如HOTAIR参与HBXIP（hepatitis B X-interacting protein）/HOTAIR/LSD1的构建[3]。体内外实验证明，高表达lncRNA PVT1（plasmacytoma variant translocation 1）通过稳定NOP2（nucleolar protein 2）能够促进肝癌增殖和细胞周期进展[15]。lncRNA PCNA-AS1（proliferating cell nuclear antigen-antisense 1）在肝癌组织中高表达，通过与PCNA结合形成RNA杂交稳定PCNA的表达，抑制肿瘤的生长[16]。

3.4 lncRNA发挥miRNA海绵吸附作用

近年来研究发现，lncRNA可以通过结合miRNAs作为竞争性内源RNA（ceRNAs）机制发挥海绵吸附作用，干扰miRNAs对靶基因的影响。许多lncRNA通过这种方式参与肿瘤的发生、发展过程。lncRNA-ATB（lncRNAs-activated by TGF-β），通过竞争性结合miR-200家族诱导肝癌细胞上皮间质化转换和侵袭[17]。通过细胞水平实验证明，lncRNA CCAT1（colon cancer associated transcript-1）能够竞争性结合miRNA let-7，抑制其靶基因HMGA2（High Mobility Group A2）和c-Myc的表达，促进肝癌细胞增殖和侵袭转移[18]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）能够通过抑制miR-21，上调miR-21的靶基因PDCD4（programmed cell death 4）和PTEN（phosphatase and tensin homolog deleted from chromosome1）的表达，进而抑制肝癌细胞侵袭转移[19]。lncRNA-UCA1（urothelial carcinoma-associated 1）直接结合并抑制miR-216b的表达，上调FGFR1（fibroblast growth factor receptor 1）表达，抑制ERK信号通路促进肝癌进展[20]。

4 lncRNA作为肝癌诊断标志物

肿瘤分子预测因子是肝癌早期诊断、个体化治疗的必要因素。通过使用RNA免疫沉淀、测序技术、微阵列芯片和实时定量PCR等技术可以在人体血液中探测到lncRNAs，证明其可以作为肿瘤诊断的非侵入性标志物。Yang等[21]收集了179例肝癌手术后患者和同样数量健康志愿者的外周血样本，运用荧光定量PCR方法检测各组血浆lncRNA HEIH（hepatocellular carcinoma up-regulated EZH2-associated long non-coding RNA）表达水平，证实肝癌患者血浆lncRNA HEIH表达水平显著高于健康对照组，血浆lncRNA HEIH表达水平与肝癌发病风险显著正相关，说明lncRNA HEIH可以作为早期诊断肝癌的检测指标。Xie等[22]收集了30例肝癌患者和20例健康人血浆进行PCR检测，证明lncRNA HULC表达水平比健康人要高，且与患者Edmondson分期和HBV感染风险相关。Konishi等[23]在肝癌手术后患者、肝脏疾病患者和健康人血浆检测发现lncRNA MALAT1在肝癌患者中高表达，且与患者肝损伤程度、肝癌预后相關。因此在将来，与肝癌相关的lncRNA分子机制的进一步研究会为以lncRNA为靶向治疗提供重要依据。

5 lncRNA判断肝癌预后标志物

研究证实，有部分lncRNA在肝癌中特异性表达且与肝癌生存期相关，可能成为肝癌判断预后的指标。有研究者通过组织微阵列芯片测序发现，lncRNA-UFC1在肝癌组织中高表达，且与门静脉血栓、肿瘤大小、疾病分期和总生存期、无病生存期相关[20]。lncRNA CCAT1在肝癌组织中高表达，且与患者的肿块大小、微血管侵袭、AFP值和预后相关[18]。HOTAIR高表达的肝癌患者比低表达患者具有更差的预后[13]。lncRNA AOC4P（amine oxidase，copper containing 4，pseudogene）在肝癌组织中显著低表达，且与吸烟、肝被膜受侵、血管浸润和病理分期、整体生存期相关[24]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）在肝癌组织中低表达，且与肝癌患者的生存期相关[19]。

6 lncRNA对肝癌治疗的临床应用前景

lncRNA和肿瘤发生机制之间关系的研究是近些年的热点，然而临床治疗的应用还很遥远。以lncRNA为靶点的实验性治疗方法在快速发展。lncRNA能以多种方式作为治疗靶点，如siRNA、小分子抑制剂、天然转录反义物（NATs）及反义寡核苷酸等。lncRNA可以通过特定的小RNA（siRNA）结合RISC（RNA-induced silencing complex），结合靶基因特定序列能靶向抑制lncRNA的表达[25]。小分子抑制剂能够阻碍lncRNA与其靶向蛋白质之间的相互作用，相比RNA干扰、反义寡核苷酸等治疗方法，小分子抑制剂容易摄取和管理，为研究者以lncRNA为靶点治疗肿瘤带来很好的方向[26]。NATs（natural antisense transcripts）是一种lncRNA，抑制NATs可以增加正义mRNA转录水平，NATs拮抗剂已被应用来上调特定正义mRNA的表达[27]。反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ASO）治疗是使用合成的寡核苷酸沉默基因的表达，在细胞核中能够结合内源性RNA靶标，引导核糖核酸酶到达细胞核降解目标lncRNA[28]。这些实验性治疗方法为lncRNA在临床的早日应用带来希望。

7 小結

随着新一代测序和高通量基因芯片技术的应用，许多报道说明，lncRNA可以影响肝癌的发生、进展和治疗。如上述，lncRNA在肝癌发生、发展中起重要调节作用，它们的紊乱表达与肿瘤发生的各种生物过程相关。虽然HULC、HOTAIR、H19和MEG3等lncRNA已被证实与肝癌相关，但详细的机制仍不清楚，人们普遍认为lncRNA可以为肝癌诊断治疗带来新办法。随着基因组学、蛋白组学、生物信息学的发展，越来越多的lncRNA被证实与肝癌早期诊断、更好的预后评估和有效治疗靶点相关，有望应用于临床。

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（收稿日期：2016-07-20 本文編辑：李亚聪）