长链非编码RNAMEG3在消化道肿瘤中的研究进展

张 川 综 述， 张新晨 审 校

哈尔滨医科大学附属第二医院普外六科，黑龙江 哈尔滨 150001

长链非编码RNAMEG3在消化道肿瘤中的研究进展

张 川 综 述， 张新晨 审 校

哈尔滨医科大学附属第二医院普外六科，黑龙江 哈尔滨 150001

长链非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)是一类能在多种生物学过程中发挥调控作用的大分子ncRNA，主要从遗传调控、转录调控及转录后调控三个层面调控基因分子的表达，进而参与到炎症、凋亡、肿瘤等多种病理、生理过程中。母系表达基因3(maternally expressed gene 3, MEG3)是一种由母系印记基因编码的lncRNA，对其功能的研究表明,MEG3在消化道肿瘤的发生、发展中发挥着重要的抑癌作用。本文就近几年对MEG3在胃癌、胆囊癌、肝癌、胰腺癌、结直肠癌等消化道肿瘤中的研究进展作一概述。

消化道肿瘤；长链非编码RNA；母系表达基因3

长链非编码RNA(long noncoding RNA, lncRNA)是一类长度大于200个碱基，由于其缺少完整的开放阅读框，不能编码蛋白产物，但具有基因表达调节功能的一种RNA[1]。lncRNA能够在遗传、转录及转录后水平上调节蛋白编码基因的表达。目前被大多数学者认可的作用模式是：lncRNA可能是组装不同的调控因子，如不同的蛋白复合物、RNA分子和DNA分子等，来实现不同lncRNA调控的多样性和特异性[2]。母系表达基因3(maternally expressed gene 3, MEG3)是小鼠母系印记基因Gtl2的人类同系物，定位于人类染色体14q32.3，长约1.6 kb，只在母源性基因上表达，基因组结构分析[3]发现，MEG3/Gtl2由10个外显子组成，并在正常组织中普遍表达，属于lncRNA且以RNA形式发挥功能。自2003年麻省总医院将MEG3转染人类肿瘤细胞证实了MEG3发挥抑癌作用后[4]，对MEG3的研究越来越深入，发现MEG3在多种肿瘤中发挥抑癌作用。自上世纪70年代，消化道恶性肿瘤的发生率和病死率总体呈上升趋势，已经成为严重威胁我国人民健康的主要疾病。近年研究发现，MEG3参与多种消化道肿瘤的发生、发展、转移、侵袭、预后等方面，尤其在肿瘤的发生中扮演着重要角色[5]。

1 MEG3与胃癌

胃癌是全球病死率较高的恶性肿瘤，其发生、发展及预后判断一直被国内外学者所重视，胃癌的发生涉及多种基因的改变[6]。Sun等[7]通过实时定量PCR技术发现，MEG3在癌组织的表达明显低于正常组织，并且与肿瘤的大小、TNM分期及肿瘤的浸润深度密切相关，低表达MEG3组预后明显较高表达MEG3组差，利用5-aza-CdR处理细胞株(AGS 和 MGC803)发现，MEG3的差异性甲基化区域(differentially methylated regions, DMRs)甲基化后MEG3表达明显降低，同时体外构建pCDNA-MEG3转染细胞发现，MEG3可抑制肿瘤细胞的增殖并促进其凋亡，并激活调节P53蛋白的表达。Yan等[8]通过对52例胃癌样本实时定量PCR技术发现，MEG3的表达均下降，MEG3的低表达与DMRs的甲基化有关，并且在胃癌细胞株中发现了高水平的MEG3-DMRs，Zuo等[9]认为在胃癌细胞中miR-148a可以显著抑制下游靶基因对DNA甲基转移酶1(DNMT-1)的表达，Yan等[8]转染miR-148a于细胞株(SGC-7901和BGC-823)中过表达，发现DNMT-1的表达受到抑制，而与MEG3的表达呈正相关，从而抑制胃癌的发生。

Peng等[10]最新的研究发现，利用CCK-8试验测定转染MEG3基因(pCMV-MEG3)的胃癌细胞株的增殖速率明显降低，流式细胞技术表明，MEG3加速了细胞株早期和晚期的凋亡。MEG3抑制胃癌的转移和侵袭性也在伤口愈合试验和细胞迁移、侵袭试验技术中得到了验证。在lnCeDB结果中发现，4个miR-181家族成员可以作为结合位点影响MEG3转录，miR-181a在胃癌组织中的表达大幅度增加，在胃癌细胞株中抑制miR-181a的表达能有效抑制细胞入侵的能力，并且细胞的侵袭性也显著下降。miR-181a这种作用主要通过调节bcl-2基因来表现，RNA免疫沉淀反应(RIP)实验说明，MEG3可以与miR-181a相结合，并通过竞争性结合miR-181a,从而在调节bcl-2的表达，实现抑癌作用，也说明MEG3是胃癌细胞的一种ceRNA(competing endogenous RNAs)，基于以上研究可以为胃癌的治疗提供新的思路和方法。

2 MEG3与胆囊癌

胆囊癌是最常见胆道系统的恶性肿瘤[11]。遗憾的是多数患者确诊时已经发生肿瘤转移或者出现局部的晚期病变，导致预后不良[12]，虽然胆囊疾病的发病率逐年增加，然而却缺少早期的诊断和有效的治疗方法。lncRNA在胆囊癌的早期诊断和有效治疗中的作用成为人们关注的热点。MEG3作为发挥抑癌作用的lncRNA在正常组织稳定表达，而在多种肿瘤组织的表达受到抑制。Liu等[13]发现，MEG3在胆囊癌细胞中的表达明显高于周围正常组织，MTT实验显示，异位过表达的MEG3能够有效抑制胆囊癌细胞的生长，进一步的研究证实，过表达的MEG3在胆囊癌细胞周期的G1～G0阶段有效地促进细胞凋亡，同时，MEG3能够提高P53的表达,减少细胞周期蛋白D1的表达。将pCDNA-MEG3转染小鼠诱导成瘤的过程中发现，转染组的肿瘤重量明显较空载体组减少，同组实验对凋亡相关因子进行免疫组化染色分析发现，MEG3可以明显降低Ki-67表达，而对细胞凋亡蛋白酶3的表达明显升高，在细胞转移和凋亡的过程中发挥着重要作用，与胃癌不同的是，MEG3与患者年龄、组织学类型、分化程度、TNM分期及有无淋巴结转移无关，但可以肯定的是，MEG3在胆囊癌中发挥着重要的抑癌作用，为胆囊癌的临床治疗提供新的目标基因和新的视角。

3 MEG3与肝癌

作为世界上最常见的恶性肿瘤之一，肝细胞癌有很高的发病率和死亡率[14]，随着手术方式和化疗方案的不断改善，目前肝细胞癌的预后仍不容乐观。所以寻找肝细胞癌新的生物标记物变得尤为重要。Zhuo等[15]对72例人类肝癌组织中MEG3通过RT-PCR技术分析发现，MEG3的表达水平与相邻的正常组织相比受到明显的抑制，且MEG3与肿瘤的大小和Edmondson分级密切相关，转染pcDNA3.1-MEG3质粒构建MEG3的过表达模型HepG2和Hep3B，发现过表达的MEG3能够诱导细胞凋亡，抑制细胞增殖，但对癌细胞的入侵和迁移没有作用。利用BSP方法检测MEG3基因启动子区的CpG岛(CpG island)发现，基因启动子多呈超甲基化状态，在同组实验中通过siRNA干扰降低主要的DNA甲基转移酶DNMT-1和DNMT-3B的表达发现,MEG3表达明显增加。Qin等[16]发现，UHRF-1基因在DNA复制期间通过结合DNMT-1在DNA甲基化中起着重要的作用，Zhuo等[15]通过Pearson分析证实，MEG3和UHRF1的表达呈负相关，体外转染实验发现，UHRF1基因表达抑制能够诱导MEG3和DNMT1的表达，而高表达的MEG3能够部分减少UHRF1 促进细胞增殖的作用，通过MEG3的上游调节机制，发挥抑癌作用。

Zhu等[17]将pG13L(P53-responsive reporter plasmid)和MEG3表达载体导入HepG2细胞，通过荧光素酶检测发现，MEG3可以提高P53蛋白的转录活性，在RNA下拉实验和RIP过程中证实，P53中的序列特异性DNA结构域(DNA bingding domain, DBD)与MEG3的M3结合并且发挥调控作用，还发现MEG3不仅可以影响P53的稳定性，而且可以选择性地调节P53的部分靶基因的转录活性，实现对肝细胞癌的抑制作用。Chang等[18]利用GE11-VLPs-MEG3(YHWYGYTPQNVI-virus-like particles-MEG3)转染的HepG2细胞发现，P53蛋白有高表达，MDM2(murine double minute)作为调控P53的因子呈低表达，而GDF15(growth differentiation factor 15)作为P53的下游基因在凋亡途径中起重要作用，说明MEG3可能通过MDM2-P53-GDF15信号通路起作用。体外实验[18]还发现，GE11-VLPs-MEG3通过调节Ki-67进而实现MEG3的肿瘤抑制功能。

在肝癌的预后方面，Zhuo等[15]对72例肝癌患者利用Kaplan-Meier分析发现,MEG3高表达组的总体生存率较低表达组高，预后较好。在肝癌细胞中UHRF1作为一个新发现的致癌基因，通过调节DNMT1影响MEG3的表达，发挥MEG3的上游调节机制，MEG3通过MDM2-P53-GDF15信号通路调节下游靶基因，实现了下游基因的调节，综上，MEG3通过UHRF1/DNMT1/MEG3/P53/GDF15信号轴在肝细胞癌的发生、发展中发挥重要的作用，也可以作为新的潜在的预后标志物和新的治疗靶点。

4 MEG3与胰腺癌

胰腺癌作为最常见的恶性肿瘤之一，由于其恶性程度较高，诊断和治疗都比较困难，在胰腺癌患者中能够行手术治疗的患者不到20%，当前的化疗或放疗等方法也未能显著地延长患者的生存期[19]，因此，我们需要找到新的、有效的对胰腺癌的诊断和治疗方法。Hu等[20]发现，MEG3在菲诺贝特发挥抗肿瘤的过程中起重要的作用。利用lncRNA芯片分析和琼脂糖凝胶电泳发现，在菲诺贝特治疗组MEG3过表达，并且显著抑制PANC-1细胞集落的增殖，同组实验利用siRNA干扰MEG3表达后菲诺贝特诱导细胞毒性的作用被显著削弱。P53是一个重要的抑制基因，通过一系列的转录反应，作用于下游的靶基因，发挥细胞的凋亡作用[21]。Hu等[20]发现，在菲诺贝特治疗组MEG3超表达后P53蛋白的表达上调，并通过重组质粒发现，过表达的MEG3能够显著抑制PANC-1细胞集落的生长，证实MEG3及下游的P53通路在抗肿瘤的过程中被激活并且诱导细胞凋亡。

5 MEG3与结直肠癌

结直肠癌的发生、发展与多种环境因素和基因的改变密切相关[22]，近期的研究[23]表明，lncRNA的异常表达参与到结直肠癌的发生、发展、侵袭和转移的过程中，并与结直肠癌的关系密切。Yin等[24]对62例直肠癌患者的肿瘤及邻近的正常组织进行分析，通过实时定量PCR技术等发现，MEG3在肿瘤组织中表达明显降低并且与低组织学分级、肿瘤的浸润深度、TNM的分期显著相关。通过Kaplan-Meier生存分析和多因素分析发现，MEG3的低表达是结直肠癌患者低生存率和远处转移显著独立预测因素。通过体外转染实验发现，过表达的MEG3能够显著抑制肿瘤细胞的活性，降低细胞的克隆活性，而流式细胞分析转染细胞(HCT116/pCDNA-MEG3)的增殖明显停滞在G1～G0阶段。体外实验表明，过表达的MEG3使瘤体的增殖指数Ki-67明显减少，过表达的MEG3可在体内显著抑制结肠癌肿瘤细胞的增殖。同时，MEG3转染的HCT-116细胞株中野生型P53表达明显增加，而细胞周期蛋白D1和细胞周期标记蛋白显著降低，通过激活P53发挥肿瘤抑制基因的作用。另外，朱栋良等[25]也发现，过表达的MEG3可以抑制结直肠癌细胞的侵袭、转移，并可以抑制基质金属蛋白酶家族中MM-2和MMP-9的表达，而增强金属蛋白酶组织抑制物TIMP-2的表达。

Cao等[26]在对518例结直肠癌患者的分析发现，MEG3的单核苷酸多态性(SNPs)中MEG3 rs7158663 AA基因型，能够显著增加患结直肠癌的风险，并且进一步的分层分析发现，增加的风险与年龄≤60岁和癌症家族史的个体情况显著相关，而与肿瘤的部位和分期无明显相关性。

6 MEG3与其他肿瘤

MEG3的抑癌作用不仅表现在消化道肿瘤中，在其他肿瘤中也发挥着重要的抑癌作用，在肺癌中，Lu等[27]发现，MEG3在肺癌组织中表达明显减少，而过表达的MEG3能够增加P53的表达发挥肿瘤抑制作用。Ying等[28]发现，MEG3与膀胱癌中的LC3-Ⅱ(自噬标志物)水平呈负相关，过表达的MEG3降低膀胱癌细胞株的自噬活性，进而抑制癌细胞的增殖。Benetatos等[29]发现，MEG3的启动子在急性白血病和骨髓增生异常综合征患者中异常超甲基化，并且与患者预后生存率降低明显相关。

7 结语

目前，消化道肿瘤的发病率和死亡率位于恶性肿瘤的首位，并且呈逐年上升的趋势，随着lncRNA研究的不断深入，lncRNA在消化道肿瘤早期诊断、个性化治疗指导、靶向治疗和预后评估等方面发挥着越来越重要的调控作用，MEG3作为具有抑癌作用的lncRNA，通过P53通路及与众多靶基因的结合调控参与到多种肿瘤的发生、发展中，但具体的作用机制还有待进一步研究，随着人们对MEG3研究的深入，其在发挥抑癌过程中的作用和机制将得到更加全面、更加透彻的阐明，将在分子水平为消化道肿瘤诊断、治疗和预后提供新的思路和方法。

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(责任编辑：李 健)

The research progress of lncRNA MEG3in gastrointestinal tumors

ZHANG Chuan, ZHANG Xinchen

Department of Six General Surgery, the Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150001, China

Long noncoding RNA (lncRNA) is a kind of macromolecular ncRNA which plays a regulatory role in many biological processes, it mainly regulates the expression of 3 genes from the molecular level of genetic regulation, transcription and post transcription, and then participates in many pathological and physiological processes, such as inflammation, apoptosis, tumor and so on. Maternally expressed gene 3 (MEG3) is a lncRNA, which is encoded by maternal imprinting gene. The study of its function shows that MEG3 plays an important role in inhibiting cancer in occurrence and development of gastrointestinal cancer. The recent advances in the research in MEG3 in gastric cancer, gallbladder cancer, liver cancer, pancreatic cancer, colorectal cancer and other gastrointestinal tumors were reviewed in this article.

Gastrointestinal tumor; Long noncoding RNA; Maternally expressed gene 3

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.09.023

R735

：A

：1006-5709(2017)09-1057-04

：2016-10-18

张川，在读硕士研究生，研究方向：肝胆外科临床与基础研究。E-mail：Zchuang6123@126.com

张新晨，主任医师，教授，硕士研究生导师，研究方向：肝胆外科临床与基础研究。E-mail：marschenxin@hotmail.com