LncRNA与大肠癌发生发展关系的研究进展

李梦恩 综述，白 松 审校

(昆明医科大学第一附属医院干疗科，昆明 650032)

LncRNA与大肠癌发生发展关系的研究进展

李梦恩 综述，白 松△审校

(昆明医科大学第一附属医院干疗科，昆明 650032)

长链非编码RNA；大肠肿瘤；基因表达；诊断

大肠癌是恶性程度很高的消化道肿瘤，由于早期不易发现且病死率高，手术、放化疗及生物治疗预后不佳，因此早诊断、早发现、早治疗显得尤为重要。长链非编码RNA(LncRNA)是近年来分子生物学领域新的研究热点，已经在多种肿瘤中发现其异常表达并且异常表达与肿瘤的发生、发展、转移、复发及预后等方面密切相关。本文重点探讨致癌型LncRNA和抑癌型LncRNA对大肠癌发生、发展的影响，以期为大肠癌的早期诊断及治疗提供理论依据。

1 概 述

1.1大肠癌 大肠癌是极为常见的消化道恶性肿瘤，包括直肠癌和结肠癌。在世界范围内，其患病率与发病率仅次于肺癌、胃癌，居于恶性肿瘤第3位，其病死率在癌症引起死亡病例中居于第4位[1]。目前，临床上对于大肠癌的治疗方法主要以手术为主，辅以放化疗及生物治疗，但由于缺乏有效的早期诊断方法及治疗靶点，80%的患者就诊时已属中晚期，致使治疗效果极其不佳。基于大肠癌具有患病率高、漏诊率高、治疗难度大、预后差等特点，针对其更为有效的早期诊断与靶向治疗策略亟须建立[2]。

1.2LncRNA LncRNA是一类在真核细胞內被普遍转录的长度超过200个核苷酸的功能性RNA分子，位于细胞核内或胞浆内，但不具有或很少具有蛋白编码功能，缺乏明显的开放阅读框，是RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物。随着大规模基因组学的发展，依据LncRNA与蛋白编码基因的相对位置关系，大致可以将其分为5类：反义长非编码RNA、内含子非编码RNA、基因间长非编码RNA、启动子相关LncRNA、非翻译区LncRNA[3]。

2 LncRNA的作用机制及其在肿瘤中的异常表达

2.1LncRNA的作用机制 LncRNA在生物发育的部分阶段中产生，具有组织或细胞特异性，与X染色体沉默、染色体结构动态变化、端粒生物学、亚细胞结构组成、基因组印记、剂量补偿效应等多种生命过程有关[4]。随着转录组研究计划的大规模启动及芯片技术的进步，关于LncRNA的研究越来越多,也取得了显著进展，LncRNA成为分子生物学研究领域中一个全新的热点。目前发现的LncRNA接近10 000个，大量的实验证据表明，LncRNA具有多样的调控模式(图1)，主要通过与蛋白质、DNA或RNA相互作用，在表观遗传水平、转录水平和转录后水平调控基因的表达，参与X染色体沉默、基因组印记及染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要的生物学过程[5]。

图1 LncRNA作用机制

2.2LncRNA在肿瘤中的异常表达 研究表明，LncRNA影响细胞内信号转导途径和生物体发育过程中的信号转导通路，并且其超保守元件在人类肿瘤细胞中存在广泛表达。因此,它们的正常表达在个体发育中发挥重要作用，而异常表达则会导致细胞发生恶性转化。肺腺癌转移相关转录子1(MALAT-1)与肺鳞状细胞癌预后不良相关[6];Hox反义RNA(HOTAIR)与原发性乳腺癌的转移和预后密切相关[7]；一个典型的内含子型LncRNA萌芽同源物4内含子转录本1(SPRY4-IT1)的异常表达与神经母细胞瘤的浸润能力和黑色素瘤相关[8]；尿路上皮癌抗原(UCA1)与膀胱癌细胞的增值能力和侵袭能力相关[9]；SRA与葡萄糖摄取、细胞信号转导、T3激素的产生和肿瘤浸润转移有关[10]；LncRNA LOC285194和LncRNA BC040587与恶性骨肉瘤的发生密切相关且这两个LncRNA具有肿瘤抑制作用[11]。

3 LncRNA与大肠癌发生发展的研究进展

3.1致癌型LncRNA与大肠癌

3.1.1PRNCR1 Yang等[12]用实时定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)方法检测PRNCR1在63例大肠癌患者癌组织和癌旁组织的表达发现，与癌旁组织相比，该基因在大肠癌组织中的表达较高，平均增加10.55倍(P=0.006)；而且，该基因高表达的水平与肿瘤体积呈正比(P<0.05)。研究发现，以受试者工作特征曲线(ROC)为基础，该基因的ROC曲线下面积(AUC)是0.799，而传统生物标记物癌胚抗原、糖类抗原CA199的AUC是0.651，表明其可能作为诊断更敏感的生物标记物；进一步用反义寡核苷酸敲除PRNCR1的研究发现，该基因敲除可以诱导细胞周期停滞在G0/G1期，使S期的细胞比例明显降低，导致大肠癌细胞增殖能力明显被抑制；但是，该基因敲除却不能影响细胞凋亡及其侵袭能力。

3.1.2KCNQ1OT1 Sunamura等[13]在研究中发现，KCNQ1OT1是位于染色体11p15.5上的反义LncRNA。在大肠癌细胞中，KCNQ1OT1转录水平明显增加，并且细胞核中β-连环蛋白过度蓄积。进一步的研究发现，β-连环蛋白直接与KCNQ1OT1的启动子结合而促进其表达。另一方面，β-连环蛋白被敲除，导致该基因表达减少，而受该基因调节的mRNA(SLC22A18 和 PHLDA2)的表达增加。P21是基因间的长链非编码RNA，即lincRNA-p21，其能够抑制β-连环蛋白信号的活性，从而降低肿瘤干细胞的生存能力、自我更新及糖酵解等，进而抑制大肠癌的发生[14]。

3.1.3HOTTIP Ren等[15]用qRT-PCR方法对156例大肠癌组织和21例邻近癌旁组织测定HOTTIP的表达，研究指出，HOTTIP在大肠癌组织中的表达明显比邻近癌旁组织高(P<0.01)；而且，研究还发现，该基因表达与患者年龄、性别、吸烟史、饮酒史及分化的关系差异无统计学意义(P=0.764、0.776、0.415、0.894和0.418)，但与T分期 (T1～2与T3～4对比,P=0.001)、临床分期 (Ⅰ～Ⅱ期与Ⅲ～Ⅳ期对比,P=0.003)、远处转移(无转移与早期转移对比,P=0.014)、不良预后(P=0.001)等有关；此外，通过多变量分析发现，HOTTIP过表达可能是大肠癌预后不良的独立的影响因素(P=0.017)。

3.1.4MALAT1 Ji等[16]在研究MALAT1与大肠癌的关系时指出，体外基因的过表达能促进大肠癌细胞增殖和细胞迁移，在裸鼠中则能够促进肿瘤生长和远处转移。更深入的机制研究发现，其与抑癌基因(SFPQ，即多嘧啶序列剪接因子)和原癌基因(PTBP2，即多嘧啶序列结合蛋白2)有关，MALAT1能够结合SFPQ致使SFPQ/PTBP2复合物释放出原癌基因PTBP2。SFPQ的分离使PTBP2增加，进而促进细胞增殖和细胞迁移，而SFPQ对MALAT1的调节起到很大的作用。此外，在大肠癌组织中，MALAT1和PTBP2是过表达的，其与大肠癌的侵袭能力及远处转移密切相关。但是，实验证明，SFPQ在癌组织和癌旁组织是不表达的。由此推测，MALAT1可能是预测肿瘤转移和预后新的因子，MALAT1和SFPQ之间的相互作用关系可能作为新的药物作用靶点。

3.1.5UCA1 Han等[17]用qRT-PCR方法检测大肠癌组织和癌旁组织及大肠癌细胞系和正常细胞系UCA1表达水平，实验证实，在大肠癌组织及大肠癌细胞系中，UCA1表达水平明显增加。进一步在体外实验中验证UCA1与大肠癌临床病理特征的潜在联系时发现，UCA1的表达水平与肿瘤大小、肿瘤浸润深度呈正相关，与组织分化程度、预后呈负相关。此外，研究还发现，在大肠癌细胞中，UCA1能够影响细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期进程。这些研究表明UCA1在大肠癌分子病因学中发挥重要的作用，可能对大肠癌的诊断、进展及治疗有指导意义。

3.1.6其他致癌型LncRNA与大肠癌 Sun等[18]发现TUG1过表达可以增加大肠癌细胞集落形成、侵袭、迁移能力并通过影响上皮间叶细胞间转换促进其远处转移。Shi等[19]发现XLOC_006844、LOC152578和XLOC_000303在大肠癌患者中表达明显上调，表明这3个LncRNAs可能作为预测大肠癌发生的潜在的生物学标记。Liu等[20]发现DANCR在大肠癌组织中表达增加(与正常组织P<0.05)，其高表达与TNM分期、组织学分级、淋巴结转移等有关(P<0.05)，总生存率与无病存活率比低表达的低(P<0.05)。Iguchi等[21]研究发现LncRNA-ATB高表达明显与肿瘤大小、肿瘤浸润深度、淋巴血管侵犯、淋巴结转移呈正相关，与预后呈负相关；而且，在大肠癌肝转移患者该基因表达明显增高，表明该基因与大肠癌的进展及不良预后有明显相关。

3.2抑癌型LncRNA与大肠癌

3.2.1MEG3 Yin等[22]用qRT-PCR方法通过对62例大肠癌患者癌组织和癌旁组织分析发现，MEG3低表达明显与组织分化程度低、肿瘤浸润层次深、肿瘤淋巴结转移进展分级(TNM)有关；多变量分析显示MEG3可以作为总生存率独立的危险因子；进一步体内和体外的实验研究表明，MEG3过表达能够显著抑制大肠癌细胞的增殖。实验证实，MEG3是通过调节大肠癌细胞增殖扩散进而影响大肠癌的发生、发展。

3.2.2RP11-462C24.1 Shi等[23]在预实验中收集92例大肠癌患者的肿瘤标本和临床病例，用Microarray Assay方法对大肠癌癌组织和邻近正常组织、有远处转移的大肠癌和无远处转移的大肠癌的全LncRNA基因组表达谱进行分析时发现，与邻近正常组织相比，RP11-462C24.1在大肠癌癌组织中表达较低(P<0.01)；有远处转移的大肠癌比没有远处转移的大肠癌该基因表达水平更低 (P=0.049)；也就是说，RP11-462C24.1的表达水平随着大肠癌恶性程度的增加而减少。此外，RP11-462C24.1的低表达明显与大肠癌远处转移有关 (P=0.011)，RP11-462C24.1的AUC分别是0.78(大肠癌癌组织与邻近正常组织)和0.65(没有远处转移与有远处转移)，多变量分析发现RP11-462C24.1是大肠癌预后的独立的预测因子(P=0.005)，K-M分析发现RP11-462C24.1表达较低的患者的无病生存率较低(P<0.01)。综上可知，RP11-462C24.1作为大肠癌潜在的预后新标记物，为大肠癌的诊断提供了新的依据。

3.2.3ncRuPAR Yan等[24]对105例大肠癌标本用自身对照实验研究，qRT-PCR和免疫组织化学法检测ncRuPAR 和蛋白酶激活受体1(PAR-1)的表达及其之间的相互关系，将实验获得数据与临床病理结果联系起来，用ROC分别评估ncRuPAR 和PAR-1的诊断价值。研究结果表明，与邻近正常组织相比，ncRuPAR在大肠癌组织中表达明显降低，而PAR-1 的mRNA在大肠癌组织中表达明显升高。ncRuPAR表达明显与淋巴结转移、远处转移、Duck分级、细胞分化、TNM分期等有关，可能与PAR-1的mRNA的水平和EI 评分呈负相关。ncRuPAR的AUC是0.81[95%置信区间(CI):0.75～0.87]，灵敏度为 97.14%，特异度为65.87%，预测大肠癌的准确率为82.86%。

3.2.4LOC285194 Qi等[25]为了检测LOC285194在大肠癌患者中的表达及其表达水平与现有患者的临床病理特征、生存情况的关系，用qRT-PCR检测81例随访了5年的大肠癌患者癌组织和癌旁组织、大肠癌细胞系及正常肠道黏液细胞中LOC285194的表达，然后分析LOC285194与现有大肠癌患者的临床病理特征、临床结局可能存在的关系。发现LOC285194在肿瘤组织和大肠癌细胞系中的表达明显低于癌旁组织和正常肠道黏液细胞(P<0.01)。而且，LOC285194的低表达与肿瘤体积大(P=0.015)、肿瘤分期高(P=0.034)、更易远处转移(P=0.046)相关。K-M分析发现LOC285194低表达的患者的无病生存率低(P=0.010)。此外，多变量分析揭示该基因表达降低是针对疾病生存的独立预测因子。该基因可能作为大肠癌新的预测指标，可能作用于基因治疗和诊断的潜在的治疗靶点。

3.2.5其他抑癌型LncRNA与大肠癌 Yin等[26]发现GAS5在大肠癌细胞中低表达，其能影响细胞增殖，作为生长调节因子可能影响大肠癌的预后；Han等[27]在筛选与大肠癌淋巴结转移相关的LncRNAs实验时发现，在大肠癌淋巴结转移的淋巴结组织中，AK307796、ENST00000425785和AK021444 明显被上调，ENST00000465846明显被下调，表明这些异常表达的LncRNAs可能与大肠癌淋巴结转移有关。Hu等[28]通过实验证明3种LncRNAs包括AK123657、BX648207、BX649059能够抑制大肠癌细胞株的增殖。

4 展 望

大量流行病学与临床试验研究发现，大肠癌是一类具有遗传性质的恶性肿瘤。虽然大量研究揭示了LncRNA与大肠癌的发生、发展关系密切，但由于LncRNA近期才引起人们的重视，其在大肠癌方面的研究还极为有限。要进一步明确LncRNA与大肠癌的发生、发展、浸润、预后等方面的关系并服务于临床的诊断与治疗，则需要后期更全面、更长远、更有效的研究来阐明它们之间的联系。

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1671-8348(2017)31-4444-04

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.31.045

李梦恩(1990-)，住院医师，硕士，主要从事大肠癌方面的研究。△

，E-mail:baisong523@163.com。

2017-04-18

2017-07-06)