张莉,刘诗意,王艳清,杨潇,程艳香
卵巢癌(ovarian cancer)的致死率在女性生殖系统恶性肿瘤中居首位。目前卵巢癌患者的5年生存率仅为30%~50%[1],其主要原因是卵巢位于盆腔深部,症状隐匿,大多数患者发现时多属晚期(FIGO分期:Ⅲ~Ⅳ期)。此外,在治疗过程中出现的高复发率和对化疗药物耐药也是卵巢癌患者生存率低的原因。因此,为提高患者的生存率还需要进一步研究卵巢癌发病及耐药的机制并寻找早期诊断标志物以及更有效的治疗方法。
2011年Salmena等[2]提出了竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA,ceRNA)假说,该假说认为在ceRNA网络中,微小RNA(microRNA,miRNA)为核心元素,mRNA、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、环状RNA(circular RNA,circRNA)或假基因等作为ceRNA,通过竞争一个或多个miRNA反应元件来调节其他RNA的功能。lncRNA、miRNA和circRNA等均为非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA),研究证实ncRNA发挥着癌基因或抑癌基因的作用,参与细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡和耐药等过程。在多种肿瘤中发现lncRNA作为ceRNA参与病程的进展[3],ceRNA网络在卵巢癌的发生、发展中也发挥着重要作用。现综述lncRNA作为ceRNA在卵巢癌中的研究进展。
lncRNA为长度超过200个核苷酸的ncRNA[4],通常情况下,lncRNA的表达水平较低,但呈现出较高的表达特异性。研究发现,lncRNA与组蛋白修饰[5]、染色质修饰[6]、基因组印迹[5]等表观遗传过程有关。此外,lncRNA在转录水平可通过影响特定转录因子及聚合酶活性调节mRNA的生成[7]。lncRNA也可以在转录后水平调控mRNA,包括剪接、加工、转运、翻译以及降解等过程[8]。lncRNA在转录水平和转录后水平参与调节mRNA的表达,提示其在基因的表达调控中发挥着重要作用。
在卵巢癌相关的ceRNA网络中,lncRNA作为ceRNA的研究最多,多数lncRNA在卵巢癌中表达失调,这表明lncRNA可作为卵巢癌早期诊断标志物和新的治疗靶点。
2.1 浆细胞瘤变体易位1(plasmacytoma variant translocation 1,PVT1) 其位于染色体8q24,Yang等[9]发现PVT1在卵巢癌中表达显著上调,通过在线预测PVT1拥有miR-133的结合位点,PVT1通过结合miR-133a促进卵巢癌细胞增殖、迁移、侵袭,抑制卵巢癌细胞凋亡。
2.2 肺腺癌转移相关转录本1(MALAT1) 其位于染色体11q10,在多数癌症的形成和进展中具有广泛的功能。Tao等[10]发现MALAT1在卵巢癌中表达上调,敲除MALAT1后卵巢癌细胞增殖能力减弱。在线预测其与miR-211可以直接结合,随后证实miR-211可靶向多梳抑制复合体2的成员之一PHD指蛋白19(PHD finger protein 19,PHF19),Ghislin等[11]认为沉默PHF19可抑制黑色素瘤细胞增殖并提高细胞跨内皮迁移的能力。在Tao等[10]的研究中,敲除miR-211后PHF19表达上调,癌细胞增殖和迁移能力增强。提示MALAT1/miR-211/PHF19轴在卵巢癌中参与调节癌细胞的增殖和进展。
Hu等[12]发现MALAT1通过结合miR-200a调节泛素E3连接酶MARCH7和自噬相关蛋白ATG7的表达,MARCH7和ATG7在卵巢癌中过表达,在线预测到MARCH7和MALAT1与miR-200a上的结合位点相同,沉默MALAT1后MARCH7 mRNA和蛋白水平均降低,同时抑制miR-200a时,可以逆转MARCH7 mRNA和蛋白水平的降低,表明在卵巢癌中MALAT1通过结合miR-200a促进MARCH7表达而抑制细胞迁移和侵袭。此外,研究还发现ATG7表达水平与MARCH7表达有关,ATG7可作为miR-200a的ceRNA来调节MARCH7表达。MARCH7沉默可下调ATG7表达;而当miR-200a沉默时,这种调节被逆转。敲低ATG7明显增强各种抗癌药物诱导的细胞凋亡[13]。Hu等[12]通过下调ATG7或MARCH7的表达阻断自噬从而抑制细胞迁移和侵袭,表明抑制自噬会减弱卵巢癌细胞的侵袭能力。揭示lncRNA与mRNA均可以成为miR-200a的ceRNA,调控MARCH7的表达,构成ceRNA网络,在卵巢癌中影响癌细胞增殖、迁移和侵袭。
2.3 Homeobox转录反义基因间RNA(homeobox transcript antisense intergenic RNA,HOTAIR)其位于染色体12q13.13,是来自HOXC基因座的转录本,已证明其促进多种癌症的恶化[14]。Chang等[15]发现HOTAIR在卵巢癌中高表达,并且促进癌细胞的增殖和迁移。通过在线预测到与HOTAIR有相同结合位点的miR-206以及miRNA的靶基因细胞周期蛋白D1 (cyclin D1,CCND1) 和CCND2。CCND1和CCND2是人类常见的致癌基因,与肿瘤晚期分期和肿瘤转移有关[16]。HOTAIR通过负调节miR-206增强CCND1和CCND2的表达,从而促进癌细胞的增殖、迁移、侵袭和细胞周期进程。
Zhang等[17]发现HOTAIR与卵巢癌不良预后有关,HOTAIR作为miR-373的ceRNA调节Rab22a的表达,促进卵巢癌的恶性进展。Rab22a是一种小的GTP酶,可募集Rab-5[18],进而通过整合素介导的信号传导途径进一步增强卵巢癌细胞增殖能力。
2.4 结肠癌相关转录物1(colon cancer-associated transcript 1,CCAT1) 其位于染色体8q24.21,首先发现其在结肠癌中表达上调[19]。Cao等[20]发现CCAT1在卵巢癌中过表达,通过靶向miR-152和miR-130b促进卵巢癌细胞迁移、侵袭及上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)进程。Mu等[21]发现CCAT1可直接靶向miR-490-3p,增加转化生长因子β1(transforming growth factor beta 1,TGF-β1) 表达水平,CCAT1通过miR-490-3p/TGF-βR1轴促进TGF-β1诱导的卵巢癌细胞的迁移、侵袭和EMT。因此,CCAT1在卵巢癌的演变过程中扮演重要角色,有望成为卵巢癌早期诊断标记物和治疗靶点。
2.5 ADAMTS9-AS2 其位于染色体3p14.1,Wang等[22]发现ADAMTS9-AS2在卵巢癌中表达显著降低,可减弱卵巢癌细胞增殖和侵袭能力,抑制EMT过程和体内肿瘤生长。通过在线预测,ADAMTS9-AS2可作为miR-182-5p的ceRNA。添加miR-182-5p类似物可减弱ADAMTS9-AS2过表达对卵巢癌细胞增殖和侵袭的抑制作用;相反,添加miR-182-5p抑制剂可逆转ADAMTS9-AS2敲低对卵巢癌细胞的促进作用,ADAMTS9-AS2与miR-182-5p呈负相关。随后通过预测,叉头框转录因子2(forkhead box F2,FOXF2)为miR-182-5p的候选靶标,并且发现ADAMTS9-AS2与FOXF2表达呈正相关,抑制FOXF2可以消除ADAMTS9-AS2对卵巢癌细胞增殖和侵袭的影响。由此,ADAMTS9-AS2可通过调节miR-182-5p/FOXF2轴来减弱卵巢癌细胞的增殖和侵袭能力。
2.6 LINC00152 其位于染色体2p11.2,最初在肝细胞癌中发现[23]。Chen等[24]发现LINC00152在卵巢癌中表达也上调,使用在线数据库分析发现miR-125b与LINC00152可以结合,并且髓样细胞白血病1(myeloid cell leukemia-1,MCL-1)和LINC00152具有在miR-125b上相同的结合位点。MCL-1是BCL2家族的促细胞凋亡成员[25],MCL-1功能的丧失是促进卵巢癌细胞凋亡的关键。Chen等[24]发现敲低LINC00152后卵巢癌细胞凋亡增加,抑制卵巢癌细胞增殖和体内肿瘤生长,并且MCL-1与LINC00152表达水平呈正相关,LINC00152过表达抑制miR-125b和MCL-1之间的直接结合,从而促进MCL-1的表达,而LINC00152敲低则可导致细胞凋亡增加。此外,研究还发现LINC00152的表达水平升高与卵巢癌患者的组织学分级、临床分期和预后不良呈正相关。因此,在卵巢癌中LINC00152作为miR-125b的ceRNA调控MCL-1表达,进而影响卵巢癌细胞内的线粒体凋亡途径。
2.7 核富集转录体1(Nuclear enriched abundant transcript 1,NEAT1) 其 位 于 染 色 体 11q13.1,Yong等[26]发现NEAT1在卵巢癌中表达上调,促进癌细胞增殖、迁移和侵袭以及体内肿瘤生长,应用在线数据库预测到miR-506,NEAT1敲低后miR-506表达上调,并且对EMT具有显著影响。NEAT1的敲减显著削弱了卵巢癌细胞的迁移和侵袭能力,而抑制miR-506则阻断了NEAT1敲减诱导的作用。此外,抑制miR-506可明显增强癌细胞的侵袭能力,并且促进EMT关键分子蛋白锌指E盒结合同源盒蛋白1(zinc finger E-box binding homeobox 1,ZEB1)、波形蛋白(vimentin)和 Snail家族锌指蛋白2(snail family transcriptional repressor 2,Snail2)的表达。这些结果表明NEAT1通过作为miR-506的ceRNA,调节卵巢癌细胞增殖、迁移和EMT。
Ding等[27]也发现NEAT1在卵巢癌中过表达,可通过增加S期细胞比例和抑制卵巢癌细胞凋亡来促进增殖,同样应用在线数据库预测NEAT1的靶标,其与miR-34a-5p可直接相互作用,另外,预测BCL2为miR-34a-5p的靶标,NEAT1敲低抑制BCL2表达,而加入miR-34a-5p抑制剂显著减弱NEAT1敲低对BCL2表达的抑制作用。
Liu等[28]发现抑制NEAT1可抑制卵巢癌细胞的转移相关基因Rho相关蛋白激酶1(Rho associated coiled-coil containing protein kinase 1,ROCK1) 的表达。Rho和ROCK1与肿瘤细胞迁移和侵袭有关[29],使用在线数据库分析,NEAT1和ROCK1分别在其3′-非翻译区(3′-untranslated region,3′-UTR)与miR-382-3p结合,并且共享相同的结合位点。NEAT1和miR-382-3p两者可互相调节[28]。NEAT1的升高和miR-382-3p的抑制促进ROCK1的表达及其介导的迁移和侵袭。此外,过表达NEAT1对ROCK1的促进作用可被miR-382-3p类似物逆转。该研究认为NEAT1/miR-382-3p/ROCK1轴可能是治疗卵巢癌的潜在靶点。
2.8 在肾细胞癌发生舒尼替尼耐药时被激活的lncRNA(activated in RCC with sunitinib resistance,lncARSR) 其位于染色体9q82,Shu等[30]发现在卵巢癌中lncARSR表达上调,并且与FIGO分期、组织学分级、淋巴结转移和存活率低有关。lncARSR与ZEB1和ZEB2共享miR-200s反应元件,lncARSR的过表达增加ZEB1和ZEB2的表达并诱导EMT,表明lncARSR作为miR-200s的ceRNA,促进ZEB1和ZEB2的表达,从而调节癌细胞的侵袭能力。
2.9 结肠癌相关转录物2(colon cancer-associated transcript 2,CCAT2) 其位于染色体8q24.21,最初在结肠癌中发现,现已被证实在多种肿瘤中发挥癌基因的作用[31]。Hua等[32]发现CCAT2在卵巢癌中表达上调,在线预测miR-424在3′-UTR处与CCAT2可以结合,miR-424与CCAT2的表达呈负相关,在卵巢癌组织和细胞系中表达下调,CCAT2上调与卵巢癌细胞的增殖、抑制癌细胞凋亡呈正相关。此外,添加miR-424抑制剂可逆转由CCAT2敲低诱导的肿瘤抑制。这表明CCAT2可充当miR-424的ceRNA,以调节卵巢癌细胞的增殖与凋亡。
CeRNA网络为一个复杂的转录后水平调控网络,研究lncRNA在其中的作用有利于卵巢癌的诊断和治疗,对全面了解卵巢癌发生机制有很大的帮助。LncRNA在癌症中的研究越来越多,除了作为癌症治疗的靶点,也可以作为早期诊断分子。另有研究发现ceRNA网络也存在于其他疾病中,如在特发性肺纤维化的相关研究中发现,lncRNA lnc-pcf可以通过靶向miR-344a-5p来调控map3k11,促进活化的上皮细胞增殖,从而导致肺纤维化[33]。提示ceRNA网络在机体的疾病进展过程中扮演着不可替代的角色。但是ceRNA网络目前仍处于假说阶段,需要更多的证据来证明其存在。