长链非编码RNA：UCA1在恶性肿瘤中的表达和功能研究进展

施光清,马李杰,张庭秀,吴鹏飞,肖贞良

长链非编码RNA(Long non-coding RNA，LncRNA)是一组长度大于200个核酸分子、缺少特异性的开放阅读框、无蛋白质编码功能的RNA分子；lncRNA在细胞稳态，如增殖、凋亡、迁移、侵袭、转移、染色质重塑、基因转录和转录后加工等方面起到重要作用[1]。基于lncRNA在癌症中的生物学功能，lncRNA可分为两大类：一类是致癌lncRNA，如转移相关的肺腺癌转录物1(MALAT1)、同源盒基因转录反义RNA(HOTAIR)、H19等，另一类是肿瘤抑制因子lncRNA，如母体表达基因3(MEG3)、牛磺酸上调基因1(TUG1)、生长抑制特异性转录本5(GAS5)等。

尿路上皮癌胚抗原1(urothelial carcinoma associated 1，UCA1)是一种在肿瘤中研究较多的致癌LncRNA，由Wang等人[2]在膀胱癌组织中发现并以此命名的LncRNA，最初的研究证实UCA1表达可促进膀胱癌进展，随后的大量研究证实UCA1在多种肿瘤中具有致癌作用，包括肺癌[3]、乳腺癌[4]、肝细胞癌[5]、胃癌[6]、结直肠癌[7]、卵巢癌[8]、食管癌[9]、黑色素瘤[10]、甲状腺瘤[11]、口腔鳞状细胞癌[12]、神经胶质瘤的细胞[13]等。由于UCA1转录复杂性，有学者提出相反观点，Kumar等人[14]发现转录复合体CAPERα/TBX3抑制原代培养的人包皮成纤维细胞(HFF)中的UCA1表达，CAPERα/TBX3复合物与UCA1启动子的解离导致UCA1表达升高，并诱导由致癌Ras基因刺激的HFF的凋亡，表明UCA1在某些情况下可发挥抑癌基因活性。

UCA1简介

UCA1基因位于人染色体19p13.12正链上,包含三个外显子和两个内含子，其5'末端具有TATA盒(TATAAA)，3'末端具有加尾信号(ATTAAA)和poly A尾[2]。UCA1基因的启动子区位于其5'端-1800～+200 bp，全长2000 bp，使用Matrix Catch软件预测结果发现3个转录因子(c-Myb,C/EBPα,c-ETS-2)与UCA1基因核心启动子结合[15]，其中Ets-2的结合位点在启动子的-400 bp和-150 bp之间，Ets-2通过直接结合UCA1的启动子促进其表达，另外转录因子C/EBPα与核心启动子结合后可增强UCA1的表达，有助于增加膀胱癌细胞活力并减少其凋亡[16]。关于UCA1调控基因转录的研究发现，UCAl属于组织特异性基因，其启动子区中不存在CpG岛,其不仅是基因的一种标志，而且参与基因表达的调控及影响染色质的结构，正常非甲基化CpG岛的高甲基化是人类肿瘤中普遍存在的现象，这种高甲基化是导致抑癌基因失活的又一个机制[15]。在几种肿瘤中检测到UCA1表达异常增加，并且通过癌症中的多种信号通路调节若干下游靶标，UCA1表达与肿瘤形成、生长、血管生成、进展、耐药性及预后不良正相关[2]。

UCA1与膀胱癌

膀胱癌是中国最常见的泌尿生殖系统恶性肿瘤，早期诊断新发和复发性膀胱癌，予以及时治疗，将有效降低其死亡率[17]。自从Wang等人筛选及克隆出UCA1后， 对其研究越发深入[2]。研究发现UCA1参与调控膀胱癌细胞增殖、凋亡，证实在体内外通过调节UCA1/miR-195/ARL2轴增强膀胱癌细胞线粒体功能及细胞活力，促进肿瘤生长[18]；另外Luo等人[19]证实敲除UCA1可促进膀胱癌细胞凋亡，并且UCA1可通过miR-143/HMGB1轴调节细胞侵袭性。此外，UCA1还可调节膀胱癌细胞的代谢，Li等人证实高表达UCA1可显著增加肿瘤细胞的葡萄糖消耗及乳酸产生的速率[20]；并且，UCA1可通过竞争性抑制miR-16调节GLS2的表达，减少ROS产生并促进人膀胱癌细胞中的线粒体谷氨酸分解[21]。另外Li等人[22]发现UCA1还参与促进膀胱癌细胞中的糖酵解，即UCA1通过mTOR-STAT3/miRNA-143-HK2轴来调节肿瘤细胞的葡萄糖代谢，并揭示了lncRNA与癌细胞中葡萄糖代谢之间的新联系。

UCA1对于膀胱癌的诊断、耐药、预后同样具有重要作用，一篇关于尿UCA1对膀胱癌诊断的荟萃分析结果显示UCA1对于膀胱癌具有较好的诊断价值，其中灵敏度为0.81，特异性为0.86[23]。另一篇对212名患者血标本进行UCA1检测，其中94人患有膀胱癌、33例输尿管/盆腔癌、85例正常或患有其他泌尿道疾病，结果血UCA1对膀胱癌诊断灵敏度为0.809，特异度为0.918，此外，高表达UCA1与分级为G2-G3的膀胱癌显著相关[24]。UCA1不仅对膀胱癌诊断有意义，还参与膀胱癌对化学药物敏感性的调控。Pan等人[25]发现UCA1通过调节UCA1/CREB/miR-196a-5p信号途径，促进膀胱癌细胞对顺铂/吉西他滨化学敏感性，此发现将成为膀胱癌化疗的新靶点。此外，UCA1可作为膀胱癌预后的判断指标，Lebrun等人[26]对208名尿路上皮膀胱癌患者的UCA1、p53、Ki67检测并统计分析发现，发现UCA1与肿瘤预后因子p53、Ki67的表达具有相关性。

UCA1与肺癌

肺癌是导致癌症死亡的主要原因之一，2013年中国近60万人死于肺癌[27]。UCA1可调控肺癌细胞增殖、迁移、侵袭，Wu等人[3]发现UCA1通过调节mi-193a及其下游蛋白HMGB1，即UCA1/miR-193a/HMGB1信号途径，促进肺癌细胞的增殖、迁移。另外，Li等人发现敲除UCA1后可显著抑制肺癌A549细胞活力、迁移、侵袭及细胞周期进程，并促进细胞凋亡[28]。

UCA1调节肺癌靶向药物治疗的敏感性，Cheng等人[29]进行了lncRNAs/mRNA芯片表达谱分析，并与亲本吉非替尼敏感的PC9细胞相比，在获得性吉非替尼抗性PC9/R细胞中的UCA1呈高表达。此外，Cheng等人[30]对比具有获得性抗性的PC9/R、H1975细胞与具有原发性抗性的A549、H460、H23和H1299细胞，前者细胞中的UCA1表达更高。功能分析显示，非T790M突变的PC9/R细胞中UCA1的敲低部分恢复了吉非替尼的敏感性，而具有T790M突变的H1975细胞仍保持吉非替尼耐药；并且，体内外实验均证实UCA1通过激活AKT/mTOR轴和EMT促成非T790M获得对EGFR-TKI的抗性[30]。另外，Hu等人[31]发现UCA1敲除后可显著降低A549/DDP细胞中顺铂的IC50，而UCA1在NCI-H1299中过表达后可增加顺铂的IC50。

UCA1与乳腺癌

乳腺癌是全球女性癌症死亡的第二大原因[17]。Chen等人[32]发现UCA1在原发性乳腺肿瘤中表达上调，并与晚期乳腺癌的临床分期相关，具有促进乳腺癌的发生和发展作用。随后UCA1对乳腺癌的细胞增殖、侵袭、凋亡相关机制研究越来越多，Huang等人[33]发现UCAl可与异质性胞核核糖核蛋白(hnRNP I)相互作用，调控细胞周期抑制蛋白P27的表达，参与调控乳腺癌细胞周期。此外，Tuo等人发现UCA1还可与miR-143结合，使miR-143的表达下调，从而调节乳腺癌细胞的增殖及凋亡[4]。关于UCA1是否可调节乳腺癌化学药物治疗的抵抗性，Wu等人[34]证实UCA1可通过激活mTOR信号途径增强乳腺癌细胞对他莫昔芬的抗性。另外，Zhu等人[35]也证实UCA1可通过UCA1/miR-18a/YAP1轴调节乳腺癌细胞对曲妥珠单抗的敏感性。

UCA1与肝细胞癌

肝细胞癌在癌症相关死亡原因中排名第五，死亡率高、预后不良[17]。LncRNA用于肝细胞癌早期诊断、判断预后的研究越来越多，其中UCA1也参与肝细胞癌的增殖、凋亡。Xiao等人研究发现UCA1通过抑制miR-203调节Snail2的表达，即UCA1通过调节UCA1/miR-203/Snail2信号途径促进肝细胞癌的进展[5]。对于肝癌预后的相关研究证实UCA1可作为其独立预后影响因素[36]。Zheng等人[37]对105名肝癌、105名良性肝病、105名健康志愿者检测UCA1后分析结果显示血清UCA1的高表达与高肿瘤分级、大小、阳性血管侵犯及晚期TNM分期显著相关，经多变量分析显示，血清高水平UCA1是肝细胞癌的独立的不良预后因素。此外，有学者也证实UCA1在肝细胞癌组织中异常增高与转移及术后存活具有相关性[38]，且血清UCA1与甲胎蛋白组合诊断肝癌可使其诊断灵敏度提高至100%[39]。以上研究均证实UCA1对肝癌有较高的临床价值，但仍需大量研究其具体调控机制，证实其推广于临床的可行性。

UCA1与胃癌

胃癌(Gastric cancer，GC)是全球最常见的癌症之一，由于缺乏特异性的生物标志物，早期诊断困难，预后相对较差[17]。Li等人[40]发现UCA1可激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt/mTOR信号蛋白及其下游介质，以此调节胃癌细胞的增殖、凋亡。此外，有学者发现UCA1还可通过促进Cbl-c介导的GRK2泛素化和降解来调节GRK2的蛋白稳定性，从而增加胃癌细胞的转移能力[6]。

临床研究显示UCA1在GC中高表达，一项研究检测了80对GC样本和邻近正常胃组织中的UCA1表达[41]，结果显示胃癌组织中的UCA1表达高于邻近的非肿瘤组织，且高表达UCA1与肿瘤分期、大小、浸润程度、预后显著相关[42]。同时检测GC患者血浆中UCA1表达后分析发现其对GC有较高的诊断性能(AUC=0.928;P<0.001)[43]。

UCA1与结直肠癌

结肠直肠癌(Colorectal cancer，CRC)是最常见的癌症类型之一，也是全球第三位致命的恶性肿瘤[17]。Bian等人[44]发现UCA1可与miR-204-5p竞争内源性结合并抑制其活性，上调其下游蛋白CREB1在CRC的表达，从而调控结直肠癌细胞的增殖、凋亡；此外，Yang等人[45]证实敲除UCA1可抑制CCL244细胞集落形成、增殖及细胞周期G2/M阻滞，从而调控结直肠癌的进展。临床标本检测分析显示，CRC患者原发肿瘤组织中UCA1的上调与肿瘤分期、肿瘤大小、深度以及不良预后相关，提示UCA1可作为散发性CRC的潜在生物标志物[46]。UCA1可参与调节多种肿瘤，但具体生物学功能、机制尚不明确，仍需大量样本研究为肿瘤的探索开辟一条新道路。

UCA1与卵巢癌

卵巢癌(Ovarian cancer，OC)在女性恶性肿瘤致死率排名第五，因缺乏早期诊断、治疗使其预后极差[17]。有学者证实UCA1的高表达与OC患者对化疗的反应有关，Kaplan-Meier分析显示高UCA1表达与OC患者的较差总生存期相关，证实其是OC患者预后的独立因素[47][8]。UCA1还参与调节OC对紫杉醇的敏感性，Wang等人[8]发现与其亲代细胞(SKOV3和HeyA-8)相比，UCA1在紫杉醇(PTX)抗性OC细胞(SKOV3/PTX、HeyA-8/PTX)中上调，此外，抑制UCA1表达可增强紫杉醇诱导的细胞凋亡，进而提高SKOV3/PTX、HeyA-8/PTX细胞对PTX的敏感性。然而UCA1在卵巢癌方面研究较少，具体机制不明，但结合目前所有研究结果发现，UCA1将有望作为OC的治疗新靶点以及预后分子标志物。

UCA1与其他肿瘤

UCA1还参与调节食管癌[9]、黑色素瘤[10]、甲状腺瘤[11]、口腔鳞状细胞癌[12]、神经胶质瘤[13]等细胞的增殖、凋亡、迁移和侵袭等。其中，黑色素瘤是一种具有高度侵袭性的恶性肿瘤，Wei等人发现抑制UCA1的表达可使黑色素瘤细胞周期G0/G1停滞及抑制细胞增殖、侵袭，进一步研究发现UCA1通过调控UCA1/miR-507/FOXM1轴调控黑色素瘤细胞增殖[10]。另外，Zhao等人[48]取63例神经胶质瘤组织标本与正常脑组织标本检测UCA1的表达，结果发现前者明显高于后者，且UCA1高表达与肿瘤分级、预后相关，进一步研究发现UCA1可通过上调cyclin D1转录促进胶质瘤细胞的增殖及细胞周期进程[13]。

展 望

现有研究已证实UCA1在膀胱癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌、结直肠癌、肝细胞癌、食管癌、黑色素瘤、口腔癌等恶性肿瘤中发挥致癌重要，但具体作用机制尚不明确。此外目前证实UCA1对肿瘤临床的诊断、预后、耐药方面有重要作用，但仍未明确其具体调控机制，无法精确用于临床。此外，研究阐明UCA1蛋白的生物化学和结构性质以及UCA1-microRNA相互作用，可能为未来开发针对主要类型的人类癌症的潜在治疗策略提供前景。总之，UCA1在肿瘤的相关研究仍需大量数据证实其具体调控机制，为临床肿瘤的诊断、治疗提供新策略。