长链非编码RNA GAPLINC与恶性肿瘤的研究进展

杨明金 徐艺 林轩 黄立宁 孙程 李响 禄雨轩 崔云甫

作者单位：150086 哈尔滨 哈尔滨医科大学附属第二医院胆胰外科

癌症是威胁人类健康及生命的主要疾病。根据全球癌症统计数据，2018年全球新增癌症病例约1 810万例，死亡病例约960万例，全球癌症负担进一步加重［1］，因此亟需寻找更有效的肿瘤诊断与治疗策略［2-3］。胃腺癌预测长基因间非编码RNA（GAPLINC）是近年来发现的一种长基因间非编码RNA。研究发现，GAPLINC大部分存在于细胞核中，能够诱导肿瘤生长、转移和染色体不稳定，其可能通过组蛋白修饰、染色重塑及参与转录后水平调控等途径促进肿瘤的发生发展［4-5］。目前有研究表明，GAPLINC在胃癌、结直肠癌、肝癌等多种肿瘤中均明显上调，并作为原癌基因影响肿瘤细胞增殖、凋亡和侵袭转移等过程，与肿瘤发生发展和不良预后密切相关。本文就GAPLINC在肿瘤中的作用及相关机制的研究进展作一综述。

1GAPLINC概述

GAPLINC最初由胡靥等在胃癌组织中发现，主要存在于细胞核，定位于人18号染色体18p11.31上，转录本长达 924 bp［6］。长链非编码（long non-coding RNA，lncRNA）是一类长度大于200 nt的非编码RNA，曾被认为是基因转录的噪音［7］，随着基因技术的不断发展，有研究发现lncRNA可作为基因表达的调控元件影响肿瘤细胞增殖、凋亡、侵袭、转移及血管生成，在肿瘤发生发展过程中扮演重要角色［8-9］。GAPLINC是近年发现的一种新型长基因间非编码RNA，研究发现其在胃癌、结直肠癌、肝细胞癌和非小细胞肺癌等肿瘤中高表达并能促进肿瘤细胞增殖、侵袭与转移。另有研究发现，GAPLINC能够诱导肿瘤生长、转移及染色体不稳定，可能通过组蛋白修饰、染色重塑及参与转录后水平调控等途径促进肿瘤发生发展［4-5］。GAPLINC可能在转录水平后作为竞争性内源RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA）竞争性结合miRNA，从而调节基因表达［10］；亦可能通过诱导转录因子结合到靶基因周围，进而诱导靶基因的转录和表达［4］；或招募转录调节因子至靶基因的启动子区，调节靶基因转录［11］。GAPLINC发挥促癌基因作用，有望成为肿瘤潜在的早期诊断及预后预测的生物标志物及治疗靶点。

2GAPLINC与肿瘤

2.1 GAPLINC与胃癌

胃癌是消化道常见的恶性肿瘤之一。目前胃癌药物治疗不理想，复发率较高，因此胃癌的分子基础研究尤为重要，GAPLINC在胃癌中异常表达可能为其治疗提供新的思路。HU等［6］研究发现GAPLINC在多种胃癌相关候选非编码基因中表达上调明显，其高表达可竞争结合ceRNA中的miR-211-3p，同时降低CD44与miR-211-3p结合数量；此外GAPLINC还可充当miR-211-3p的分子诱饵，调控下游靶分子CD44表达。CD44目前已被证实可促进细胞增殖、凋亡、侵袭转移以及血管形成，因此推测GAPLINC可能通过CD44途径发挥促癌作用。LIU等［12］研究发现，在胃癌组织中GAPLINC在缺氧条件下表达上调且较常氧条件下更明显，其促进肿瘤侵袭及转移的能力亦更显著。该研究还发现，在GAPLINC高表达的肿瘤组织中伴有HIF-1α上调；在缺氧条件下敲除HIF-1α或HIF-2α后可使GAPLINC下调，而常氧条件下无明显改变；HIF-1α还可与GAPLINC启动子区域结合并增加启动子的活性，推测GAPLINC在缺氧条件下可能通过HIF-1α促进胃癌增殖、迁移及转移。胃癌细胞的异常增殖及细胞周期进程的改变依赖于MAPK1，DIAO等［13］研究发现，高表达GAPLINC的胃癌组织中伴随MAPK1高表达，GAPLINC可能通过充当miR-378分子诱饵，从而促进MAPK1表达。另有部分学者检测与肿瘤生长和侵袭性相关功能蛋白，发现GAPLINC与miR-211结合可上调抗凋亡因子Bcl-2的表达及下调Bax表达，改变Bcl-2/Bax比值，从而促进胃癌组织生长［14］。此外，有学者研究发现，GAPLINC高表达的胃癌患者肿瘤浸润程度、淋巴结转移、血管浸润、肝转移数目、肝转移发生时间明显较低表达患者差，提示GAPLINC可能与胃癌异时性肝转移密切相关［15-16］。综上认为，GAPLINC在胃癌中高表达并促进胃癌的增殖和转移，可能通过结合竞争性内源RNA而调控CD44、MAPK1等促癌基因过表达，从而促进肿瘤发生发展，有望成为胃癌早期诊断及预后预测标志物。

2.2 GAPLINC与结直肠癌

近年来，虽然结直肠癌综合治疗取得了巨大进步，但是死亡率仍呈上升趋势［17］。肿瘤转移是结直肠癌患者死亡的主要原因。有研究报道lncRNA与结直肠癌转移密切相关［18］，但lncRNA在结直肠癌转移中的作用机制尚不明确。YANG等［19］通过原位杂交技术检测GAPLINC在180对结肠癌组织及癌旁组织中的表达，发现结直肠癌组织中GAPLINC的表达明显高于癌旁组织，且GAPLINC表达水平与肿瘤大小、肿瘤分期（T分期）、淋巴转移（N分期）等密切相关；采用GAPLINC siRNA转染结直肠癌细胞株HCT116、DLD1，结果显示细胞增殖和侵袭能力明显下降，敲除结直肠癌细胞株中多功能蛋白PSF（PTB-associated splicing factor）或 NONO（non-POU-domain-containing octamerbinding）则可减弱GAPLINC的细胞侵袭功能。该研究还发现GAPLINC可与PSF和NONO靶向结合而正向调控锌指结合蛋白SNAI2的表达，从而促进结直肠癌细胞侵袭及转移。LUO等［20］研究发现，与正常组织相比，GAPLINC在结直肠癌组织中高表达；沉默GAPLINC可显著抑制结直肠癌细胞侵袭与转移，且高表达GAPLINC可作为miR-34a竞争性内源RNA而正向调控原癌基因c-MET表达。综上，GAPLINC可促进结直肠癌发生发展，可能是结直肠癌检测及判断预后的潜在生物学标志物。

2.3 GAPLINC与肝细胞癌

肝细胞癌约占肝癌的90%，早期诊断困难，寻找有效的早期诊断标志物，对改善预后尤为重要［2］。WANG等［21］研究发现，与癌旁正常组织相比，GAPLINC在肝细胞癌组织中显著过表达，且GAPLINC高表达的肝细胞癌患者总体生存率和无病生存率显著低于GAPLINC低表达患者，可能促进肝细胞癌转移和增殖。ZHANG等［22］检测274例肝细胞癌组织及癌旁正常组织，结果亦发现GAPLINC在肝细胞癌组织中的表达明显高于癌旁组织，且GAPLINC高表达患者的肿瘤分期和远处转移率更高，分化程度更差。该研究还发现E-cadherin蛋白在肝细胞癌组织中的表达低于癌旁正常组织，而SNAI2蛋白表达高于癌旁正常组织，敲除GAPLINC后，肝细胞癌细胞增殖及转移能力下降，上皮-间质转化亦受抑制。但GAPLINC促进肝细胞癌进展的具体机制尚需进一步探索。

2.4 GAPLINC与非小细胞肺癌

非小细胞肺癌约占肺癌的85%，5年生存率不到20%［23］，预后较差，因此探索其诊断、治疗和预后的新靶点具有重要意义。GU等［24］研究发现GAPLINC在非小细胞肺癌组织和细胞系中的表达上调，且其过表达与预后不良有关；沉默GAPLINC基因可显著抑制G0/G1期细胞增殖，促进细胞凋亡，诱导细胞周期阻滞。此外，GAPLINC基因沉默后，eEF2k（eukaryotic elongation factor-2 kinase）表达降低，GAPLINC可能作为miR-661的竞争性内源RNA正向调节eEF2k表达，从而加速非小细胞肺癌增殖和转移。ZHAO等［25］研究发现，非小细胞肺癌组织中GAPLINC和TGF-β1表达水平明显高于癌旁正常组织；体外细胞实验结果表明 TGF-β1（transforming growth factor-β1）过表达可显著上调GAPLINC的表达，但GAPLINC过表达不影响TGF-β1表达，因GAPLINC位于TGF-β1信号传导下游，受TGF-β1正向调节，从而进一步增强非小细胞肺癌细胞迁移和侵袭能力。该研究还发现，GAPLINC和TGF-β1高表达患者的总生存率明显低于GAPLINC和TGF-β1低表达患者。总之，GAPLINC在非小细胞肺癌中过表达并能促进肿瘤细胞的增殖和转移，可能是非小细胞肺癌潜在的治疗靶点及预测预后的生物学标志物。

2.5 GAPLINC与其他肿瘤

大量研究发现GAPLINC在多种肿瘤中异常表达，在肿瘤发生发展中扮演重要的角色。CHEN等［26］通过TCGA数据库分析，发现GAPLINC在胶质母细胞瘤组织中表达上调，能促进胶质母细胞瘤细胞增殖与转移。GAPLINC在胶质母细胞瘤细胞中可作为ceRNA与miR-331-3p竞争性结合，且其过表达可显著降低miR-331-3p水平，可能作为miR-331-3p的分子海绵，负调控miR-331-3p而在胶质母细胞瘤中发挥促癌作用。目前胶质母细胞瘤的诊断方法较局限，对放疗及化疗具有较强抵抗力，患者预后极差，而GAPLINC有望成为胶质母细胞瘤患者新的治疗靶点以及早期诊断和判断预后生物标志物［27-28］。LIAO等［29］检测40对骨肉瘤组织及癌旁正常组织中GAPLINC的表达，结果发现GAPLINC在骨肉瘤组织中的表达水平高于癌旁正常组织，且GAPLINC高表达的骨肉瘤组织迁移与侵袭能力明显增强，但细胞增殖能力无明显变化；GAPLINC高表达与骨肉瘤Enneking分期、远处转移及组织学分级相关，且总体生存率明显低于GAPLINC低表达患者；敲低GAPLINC表达可显著抑制骨肉瘤细胞株HOS和Saos-2细胞迁移与侵袭能力。此外，该研究还发现GAPLINC可能通过正向调控CD44促进骨肉瘤迁移和侵袭。ZHENG等［30］通过TCGA数据库分析，发现251例膀胱癌组织中GAPLINC的表达水平明显高于19例正常组织，且GAPLINC高表达组患者的总生存率明显降低；体外实验发现，敲除GAPLINC基因后G1期细胞周期阻滞明显，S期明显减少；GAPLINC高表达可促使膀胱癌细胞周期从G1期进入S期，促进肿瘤增殖及侵袭。可见GAPLINC在多种肿瘤中高表达，可能作为原癌基因发挥生物学作用，从而促进肿瘤发生发展。

3 小结

GAPLINC在多种肿瘤中特异性表达，具有促癌作用，在肿瘤侵袭及转移中扮演着重要角色。GAPLINC可靶向调节其上下游基因，尤其是通过分子海绵机制调控下游靶基因表达而促进肿瘤发生发展。GAPLINC作为新发现的一种长基因间非编码RNA，随着不断深入研究，其与肿瘤的关系将逐渐被揭示，有望成为肿瘤潜在的早期诊断及预后预测的生物标志物及治疗靶点。但目前有关GAPLINC与肿瘤的关系大部分研究集中于调控基因表达水平，少量进行体外细胞功能实验，其在肿瘤发生发展中的生物学机制仍有待进一步探索。