lncRNA及其在胃癌发生发展中的作用和机制研究进展

李璠，李强，姚玮，王玉平，关泉林，周永宁

(兰州大学第一医院，兰州 730000)

胃癌作为全球发病率排名第四、病死率排名第二的恶性肿瘤[1]，严重影响人们健康水平与生活质量。胃癌在我国高发，病死率较高，现已成为我国人群的第二大死因[1]。胃癌患者早期症状并不明显，确诊时约80%为进展期，术后五年存活率低于25%，诊断延误成为现阶段影响胃癌治疗及预后的最大障碍。胃镜与活组织检查相结合仍是现阶段全球惟一公认确诊胃癌的金标准[2, 3]，但由于其有创性且经济费用较高等原因不易被患者所接受，在胃癌筛查中应用受限。目前临床最常用的肿瘤标志物由于诊断特异度与灵敏度不高而不能完全取代活组织检查。长链非编码RNA(lncRNA)可在人体的组织、血液及唾液等体液中直接获取，且采集方便易被患者接受，具有较高的灵敏度及特异度，因此lncRNA可作为潜在的胃癌诊断肿瘤标志物。现就lncRNA及其在胃癌发生发展中的作用和机制研究进展综述如下。

1 lncRNA的特点、分类及作用模式

lncRNA是长度>200 nt且不具有蛋白质编码功能的RNA，在人类基因组中占比>90%，而仅有不足2%的基因具有蛋白编码功能,缺少开放阅读框，主要由RNA聚合酶Ⅱ合成。

lncRNA具有以下特点：表观遗传标记与内在转录基因相一致；表达具有组织特异性；参与多聚腺苷酸化；由特定的转录因子所调控[4]，有较强的组织特异性。ENCODE采用RNA-Seq对六株不同的细胞系进行分析比较发现，lncRNA主要分布于细胞核中[5]，Ma等[6]同时对不同类别的三种lncRNA在细胞内的分布分析发现,研究对象均在细胞核中含量丰富。lncRNA之前一直被归为"基因噪音"，否认lncRNA在基因编码过程中可发挥生物学功能。但近年来研究表明,lncRNA可通过调节转录、表观遗传等过程对基因表达的调控发挥重要作用[5],lncRNA通过影响DNA、蛋白质的合成及RNA反转录，从而调控剪切、染色体重构及mRNA降解等生物过程对基因表达进行调控[7]。

对lncRNA分类目前尚无统一标准，现阶段使用较多的分类方法是根据与编码基因间的相对位置关系将lncRNA主要分为五种类型。①基因间lncRNA：由两个基因间的区域转录产生；②基因内lncRNA：由基因内的内含子区域转录产生；③正义lncRNA：由蛋白编码基因的正义链转录产生，且转录方向与蛋白编码基因的转录方向相同；③反义lncRNA：由蛋白编码基因的反义链转录产生，转录方向与蛋白编码基因转录方向相反；⑤双向lncRNA：与相邻蛋白编码基因相同及相反两个方向开始转录[8]。

lncRNA通过四类作用模式：信号、诱饵、导向、脚手架分子从而发挥对信号通路及转录因子等的调节功能，影响lncRNA在表观遗传、转录、转录后水平调控基因表达、染色质修饰、基因组印记、转录激活与抑制等多个过程。①信号作用模式：lncRNA可通过影响分子信号通路及转录因子的相互结合从而发挥分子信号功能进而参与基因印记过程；②诱饵作用模式：可理解为lncRNA与具有转录调节功能的蛋白质(如转录因子、染色体折叠蛋白)相互结合，通过"滴定"的方式调节相关基因的转录激活与抑制；③导向作用模式：蛋白与RNA形成核糖核蛋白复合物[9]，lncRNA与核糖核蛋白复合相互结合发挥导向作用模式指导核糖核蛋白复合物定位于特定部位发挥其相应生物学功能，lncRNA募集染色体修饰蛋白通过导向作用瞄定靶基因；④脚手架作用模式：lncRNA可同时结合多个效应分子，为效应分子之间的相互作用提供平台，之前认为蛋白质在支架复合物中发挥重要功能，近年来发现lncRNA亦发挥相似功能。

2 lncRNA的研究方法

现阶段对于lncRNA的研究方法尚未形成成熟且统一的研究体系。但较多lncRNA相关研究应用的方法相似：首先经过全基因组测序找出具有明显表达差异的基因作为研究目的基因，之后将在组织、血清、细胞中分别验证目的基因的差异表达与测序结果的一致性，若存在目的基因在胃癌标本与正常标本间的明显差异表达，则在细胞水平进行细胞表型的相关研究及进一步的机制研究：lncRNA与蛋白质、基因之间的相互作用及在信号通路中发挥的功能研究，最后在动物模型中进行活体实验验证。

目前用于lncRNA的主要研究方法：微阵列、转录组测序、Northern印迹、实时荧光定量逆转录-聚合酶链反应，荧光原位杂交、RNA干扰和RNA结合蛋白免疫沉淀等。高通量测序用于转录组所开发的转录组测序技术可在全基因组范围内进行基因的差异表达筛选分析，该技术由于其通量高，可重复性高，检测范围宽，定量准等特点现已广泛用于RNA的相关研究中[20]。

尽管转录组测序技术可获取较为丰富的生物信息，但由于对样本的浓度及纯度均有较高要求，因此针对不易提取理想实验浓度及纯度的lncRNA研究者们提出了表达定量的3′端测序(3SEQ)，相较于转录组测序，该测序方式对于样品浓度及纯度要求相对较低，3SEQ非特异性更低，这对提高实验结果的准确性有重要意义。

3 lncRNA在胃癌发生发展中的作用

肿瘤标志物是由癌细胞经代谢改变而产生，且长期存在，可指示癌变过程的肿瘤相关抗原。lncRNA作为肿瘤标志物，对于胃癌的诊断有较高特异度及灵敏度。胃镜与活组织检查相结合仍是现阶段被惟一公认确诊胃癌较为精确的手段与金标准。但作为有创性检测手段，活组织检查不易被患者所接受。

lncRNA与消化系统恶性肿瘤间有密切关系,研究发现,多数lncRNA在胃癌患者组织及血清血浆中表达上调。H19在胃癌组织中的表达明显高于癌旁组织，胃癌患者术后血浆中H19水平明显下降：H19作为胃癌诊断标志物的灵敏度达74%，特异度达58%[14]；已有研究证明，LINC00152在胃癌组织及血浆中呈稳定过表达，研究者在不同的胃癌细胞株中检测发现，LINC00152表达明显高于正常胃细胞，将LINC00152作为肿瘤标志物对胃癌的诊断表现出较高的灵敏度和特异度[14]；胃癌患者术前血浆中FERL4水平与正常对照组无明显差异，但在术后2周再次检测基因水平，研究者发现患者术后血浆中FERL4水平明显下降[15]。

除上述在胃癌中表达升高的lncRNA，某些lncRNA在胃癌组织及血液中检测水平不一致的情况。LSINCT-5、 PTENP1在肿瘤组织中表达下调，而在血浆中的水平上调，这种在血浆和组织中表达水平不一致的情况可能是由于体内主动分泌所引起的，具体原因需进一步研究论证；CUDR在血浆中水平下调，而在肿瘤组织中的表达尚无相关文献进行探讨；研究者将上述三种lncRNA相结合作为胃癌诊断的生物指标发现，早期胃癌患者的诊断灵敏度77.8%，特异度97%，AUC为0.832[6]。研究表明同时结合多种在胃癌患者体内特异表达的lncRNA可提高胃癌患者诊断的灵敏度及特异度，预示lncRNA有成为肿瘤标志物的巨大潜力。

由于组织活检的有创性肿瘤患者不易接受，血清、血浆中所提取lncRNA的浓度较低。因此有研究开始聚焦于获取并检测胃液中的肿瘤标志物，从而补充由于组织及血液检测的限制性导致诊断特异度及灵敏度不足。相较于传统的组织及血液等取材来源，胃液具有以下优势：胃液仅存在于胃内且易于获取；胃液中肿瘤标志物含量丰富；相比于血清等，胃液可更加直观地反映胃癌标志物的表达水平[16]。有关胃液细胞学与分子学的研究已证实胃液分析在胃癌诊断、预后中所发挥的重要作用，研究者将LINC00152、AA174084、UCA1、 H19等多种胃癌相关lncRNA在血清和胃液中的表达进行比较，结果显示上述几种lncRNA在胃液中的表达普遍高于血清中。但亦有学者指出胃液中的恶性肿瘤标志物(如CEA、CA19.9)诊断胃癌的特异度与灵敏度对临床工作的指导有限[17]，因此胃液中肿瘤标志物用于胃癌诊断的价值还需进一步研究论证。

lncRNA还可以外泌体的形式分泌到细胞外，在不同细胞间进行传输[18]。外泌体大量存在于人体的体液当中，主要包括血液、唾液、脑脊液和乳汁等。目前研究发现，外泌体的功能主要包括：参与集体抗原呈递，免疫应答，细胞迁移，细胞分化，肿瘤迁徙等。相关研究表明，肿瘤相关的外泌体可参与到肿瘤细胞与基底细胞相关的遗传信息交换，从而导致大量新生血管的生成，促进肿瘤的生长与侵袭。据统计，外泌体在胃癌的侵袭、转移、免疫逃避及耐药性等生物学行为的相关研究中已取得较多新进展[19,20]。体液中的lncRNA有作为肿瘤标志物的潜力，提示胃癌的进展与恶性程度，为胃癌的个性化治疗提供指导。

除上述实验研究外，有研究者按照一定的纳入与排除标准对研究对象进行系统评价发现，lncRNA作为胃癌诊断标志物对胃癌的诊断有一定价值。但目前有关lncRNA作为胃癌诊断的肿瘤标志物研究仍较少，大多研究机制阐述尚不完善，且现有研究结果缺少大规模数据的支持论证，尚需深入研究。

4 lncRNA调控胃癌发生发展的机制

胃癌根据病理类型可分为胃腺癌、胃黏液腺癌、胃印戒细胞癌，三种类型胃癌患者虽然临床病理特征有所差异，但预后差异并无统计学意义。

lncRNA作为非编码基因，通过行使信号分子、诱饵分子、支架分子、引导分子等作用模式，发挥对转录、转录后、表观遗传等的调节作用从而对胃癌发生发展过程进行调控。

恶性肿瘤的发生发展与多种因素相关，lncRNA通过与DNA、蛋白质、其他RNA相互作用赋予胃癌细胞恶性表型[10]。lncRNA影响胃癌发生发展过程的机制主要包括以下方面：①某些lncRNA(如LINC00978、CASC15)通过诱导细胞周期停滞和抑制细胞凋亡促进细胞增殖，从而影响胃癌的进展[11]；②通过影响EMT过程抑制或加速细胞迁移和侵入：LINC00978通过活化转化因子信号通路，进而影响EMT过程进展，促使该基因在胃癌患者组织、血清及胃癌细胞中的表达升高；③作为内源竞争性RNA和miRNA竞争与靶基因结合进而影响下游信号通路，促进胃癌的发生发展，LINC01410通过发挥内源竞争性RNA的功能抑制miR-532-5p表达，使其下游信号通路(NF-κB通路)持续激活，促进胃癌转移[12]；④通过影响细胞自噬、代谢应激和缺氧促进胃癌的进展[13]。

综上所述，lncRNA作为大量存在于人体内的非编码基因，通过发挥对转录、转录后、表观遗传等生物过程的调节作用，调控胃癌的发生发展。大量研究证实在胃癌患者的组织和血液中均可检测到具有明显表达差异的lncRNA。存在于人体组织及血液中的lncRNA还可以外泌体的形式分泌到细胞外，并在不同细胞之间进行传输；外泌体大量存在于人体体液中，与肿瘤相关的外泌体还可参与到肿瘤细胞及基底细胞相关的遗传信息交换，促进大量新生血管的生成以及肿瘤的生长与侵袭，因此lncRNA有望作为胃癌诊断的相关肿瘤标志物。