长链非编码RNA HOTAIR与实体肿瘤相关研究进展

葛繁梅，刘宥君

(1.延安大学附属医院血液免疫科，陕西延安716000；2.西安交通大学医学院，陕西西安710061)

根据2015年2月4日《CA：临床医生杂志》发布表明，2012年全球57%的癌症患者及65%癌症死亡患者来源于发展中国家。近年来研究发现，同源盒基因反转录RNA(HOX transcript antisense RNA,HOTAIR)在多种实体肿瘤中表达增高，并且与肿瘤生长、侵袭等有相关性。肿瘤细胞中HOTAIR的高表达可通过抑制抑癌基因的表达，最终表现出促进肿瘤生长和转移的作用；相反下调其表达则可使肿瘤生长抑制、转移能力减低。另外有研究还发现HOTAIR可影响肿瘤化疗药物的敏感性。本文就有关长链非编码RNA(Longnoncoding RNA,Lnc RNA)HOTAIR作用机制及在实体瘤方面的研究予一综述。

1 长链非编码RNA HOTAIR的概述

Rinn等[1]对人体11种成纤维细胞中由HOX基因转录的非编码RNA进行了研究，发现位于第12号染色体HOXC基因座的一种特殊Lnc RNA，仅有一条DNA编码该Lnc RNA，并且与HOX基因序列不在同一条DNA链上，将其命名为HOTAIR。He等[2]发现哺乳动物中表达的Lnc RNA HOTAIR定位于染色体12q13.13的HOXC11与HOXC12之间。进一步研究发现，HOTAIR基因序列的保真度较低，但其结构具有高度保守性，其中长外显子6的B结构域尤为保守，这提示B区域可能为HOTAIR的核心功能区域。HOTAIR也可作为组蛋白修饰复合物的支架，Tsai等[3]发现了HOTAIR的5’及3’端结构域可分别与PRC2、LSD1/REST/CoREST复合体相结合，HOTAIR作为三角架的作用引导PRC2与LSD1形成复合体，与此同时介导该复合物移动至特定的基因组位点，使染色体H3K27me3和组蛋白H3第4位赖氨酸二甲基化，使该位点部分碱基表观遗传学沉默。

2 HOTAIR在实体肿瘤中的作用机制

有研究发现癌细胞中强制表达HOTAIR诱导PRC2的全基因组模式转变，导致组蛋白H3第27位赖氨酸甲基化[4]，致使目的基因表达的下调，从而对Wnt/β-catenin、P53等信号通路进行调控，并与microRNA相互作用。

2.1 HOTAIR对Wnt信号通路的调控

Wnt信号通路在调节肿瘤细胞增殖迁移以及控制肿瘤进展中发挥重要作用[5]，研究发现HOTAIR可以通过WIF-1激活Wnt通路从而促进肿瘤的发生与发展。①表观遗传学调控：HOTAIR能诱导PRC2复合物的重定位[6]，增加WIF-1启动区域H3K27的甲基化程度，从而改变表观遗传，导致WIF-1基因沉默[7]。②遗传学水平调控：HOTAIR可以使WIF-1(Wnt/β-catenin信号通路的一个关键抑制因子)表达下调导致Wnt通路发生异常激活，细胞质中β-catenin APC/Axin1降解复合物被破坏[8]，减少β-catenin的降解，作为转录因子，对下游基因的表达起调控作用，诱导肿瘤的形成、促进侵袭与迁移。

2.2 HOTAIR对Akt信号通路的调控

Akt信号通路的激活能促进细胞存活及调控细胞周期，进而表现出促进细胞增殖、增加侵袭性的作用。HOTAIR通过激活Akt通路，调控肿瘤的发生与发展。Li等[9]发现HOTAIR使PTEN基因启动子的甲基化增加，从而下调PTEN(ATK通路上游重要的抑癌基因，抑制Akt通路激活)基因的表达。HOTAIR对PTEN表达的抑制作用则激活了Akt通路，使下游的MMP-9等基因表达上调，同时使BAX、FOXO1等基因表达下调，促进了肿瘤细胞增殖及转移并减少了细胞凋亡。

2.3 HOTAIR对p53等信号通路的调控

p53是一种肿瘤抑制蛋白，对多种基因表达具有调节作用。p21基因是细胞周期蛋白依靠性激酶抑制剂家族中的重要成员。p21和p53可作为细胞周期G1的检查站，即DNA损伤后未进行修复，则无法通过，降低了受损DNA的复制和积累，从而发挥抑癌作用。HOTAIR激活Akt通路后，活化的Akt蛋白也对p53蛋白活性有抑制作用，进而上调Bcl-2、下调Bax的表达，抑制肿瘤细胞的凋亡，表现为促肿瘤的功能；HOTAIR同时可通过Akt及p53促进促血管生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和抑制抗血管生成因子(TGF-β)促进肿瘤血管形成，表现出促肿瘤作用[10]。此外，活化的Akt可使Rb蛋白的磷酸化增加，进而增强E2F转录因子活性，使细胞通过G1期，促进肿瘤细胞的增殖[11]。

2.4 HOTAIR与microRNA的相互作用

HOTAIR和miR-130a结合[12]，通过下调miR-130a的表达更进一步抑制PTEN等基因的表达。通过激活Akt信号通路，进而对肿瘤的恶性表型造成影响。HOTAIR也可以与miRNA形成ceRNAs(competing endogenous RNAs)调控网络，以相互调控的方式参与肿瘤的进展。HOTAIR还可以以miRNA海绵形式与miR-331-3p或miR-124结合[13]，通过促进HER2等基因的表达，使Akt信号通路激活，从而促进肿瘤细胞的增殖和侵袭转移。此外HOTAIR通过下调HoxD10，间接使miR-7的表达下调，进而促进EGFR基因表达，激活Akt信号通路，促进肿瘤细胞的侵袭与转移[14]。

3 HOTAIR与部分肿瘤的关系

大量研究报道，HOTAIR在肺癌，乳腺癌，肝癌，胰腺癌[15]等多种实体肿瘤中均有不同程度高度表达，且与肿瘤的复发、肿瘤细胞的侵袭和转移以及预后不良等有着密切相关性。

3.1 HOTAIR与乳腺癌

Gupta等[16]研究发现，与正常乳腺组织比较，在原发性和转移型乳腺癌中HOTAIR表达均显著增高。体外实验证明上调HOTAIR在乳腺癌细胞株中表达，肿瘤细胞的增殖性及侵袭性均增高；反之，下调HOTAIR表达，肿瘤细胞的增殖及侵袭性受到抑制。研究还发现，HOTAIR表达上调使PRC2重定位，进而抑制抑癌基因表达(细胞黏附分子原钙黏和连接黏附分子2等)，影响血管形成、细胞黏附，进而使癌细胞的转移侵袭性增强，表明HOTAIR与PRC2之间的相互作用可对肿瘤的侵袭性产生影响。另外，降低HOTAIR的表达，导致H3K27甲基化，从而逆转上皮间质转化进程，降低乳腺癌细胞的侵袭性。Chisholm等[17]发现HOTAIR和EZH2(PRC2亚组中的一个重要催化亚基)具有显著相关性，两者在发生乳腺癌转移的患者中表达水平较原发性的高，且两者同时表达提示患者预后不良。

3.2 HOTAIR与肺癌

有研究发现，HOTAIR在肺小细胞癌晚期伴淋巴结转移患者组织中明显高表达，尤其是发生脑转移患者中表达更高[18]。Wang等[19]通过实验证明，miR-326能促进肺癌的浸润和转移，在肺癌细胞中沉默HOTAIR导致HOTAIR表达减少后，miR-326表达增加，提示HOTAIR可能对miR-326起负性调节作用。HOTAIR与耐药性也有一定的关联。p21WAF1/CIP1是介导DNA损伤后p53诱导的生长停滞和凋亡，受HOTAIR抑制的基因HOTAIR促进肺腺癌细胞增殖、迁移，同时可抑制p21WAF1/CIP13使其对顺铂耐药[20]。根据以上研究证明，HOTAIR在肺癌的发生发展中发挥重要作用，且与肿瘤耐药有一定相关性，因此可利用HOTAIR来增加化疗的敏感性以及降低耐药性，提高肺癌的治疗效果。

3.3 HOTAIR与肝癌

Gao等[21]发现，VEGF蛋白和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase，MMP-9)在肝癌的发生发展有重要作用，故敲低肝癌细胞株中HOTAIR发现，VEGF和MMP-9的表达也减低，提示HOTAIR可能通过调节以上两种蛋白表达促进肝癌细胞增殖和转移。近年来有研究发现[22]，在体外抑制肝癌细胞HOTAIR的表达可导致细胞增殖和侵袭的受抑制。同时通过半定量RT-PCR检测，HOTAIR抑制后，Wnt和β-连环蛋白的表达水平下调。Fu等[23]发现，在肝细胞癌中，原癌基因Bmi-1是miR-218的下游功能性靶点，并且在HOTAIR抑制的肿瘤中被激活。肝细胞癌中HOTAIR和Bmi-1的表达上调，而miR-218的表达下调，且HOTAIR与miR-218表达呈负相关，并与Bmi-1表达呈正相关。各研究均说明，在肝细胞癌中HOTAIR表达上调，且可通过不同机制促进肿瘤发生及增加肿瘤的进展速度，并与肿瘤复发相关。

3.4 HOTAIR与胰腺癌

HOTAIR在胰腺癌中表达上调，且其表达水平与胰腺癌分期、肿瘤侵袭力和转移力正相关。Xie等[24]在研究中发现，胰腺癌患者组织中HOTAIR和PVT1的表达与胰腺正常组织比较显著增加。肿瘤组织切除术后HOTAIR和PVT1的表达量有明显的降低。提示HOTAIR和PVT1可用于胰腺癌的靶向治疗；并发现胰腺癌中EZH2表达增高，若下调EZH2的表达能增加具有抑癌效应的miRNA表达，其中包括miR-34a。研究还发现，HOTAIR通过其5′端与EZH2相结合，而敲除HOTAIR后降低了EZH2对miR-34a的抑制作用。这一过程可能是由于异染色质的形成，EZH2能影响H3K9me2(异染色质标志)和1及1γ(胰腺癌细胞中的异染色质相关蛋白)形成，这为胰腺癌的靶向治疗提供了新思路。

3.5 HOTAIR与食管癌

回顾性研究发现HOTAIR在食管癌中高表达水平，且在晚期食管癌、伴有淋巴转移及远处转移的患者组织中HOTAIR的表达水平更高。这表明增加的HOTAIR表达水平与食管癌的进展相关。同时研究发HOTAIR表达越高食管癌患者预后越差且存活率越低，提示HOTAIR表达与患者预后之间的关系。体外研究，HOTAIR的沉默抑制了食管癌TE-1细胞的增殖、迁移和侵袭，表示HOTAIR可调节ESCC细胞的进展。总之研究结果表明，HOTAIR的表达与ESCC患者的临床分期和总生存时间密切相关，并且HOTAIR的上调在ESCC进展中起重要作用。HOTAIR可为食管癌治疗提供新的治疗策略。

3.6 HOTAIR与其他肿瘤

Li等[25]研究发现，HOTAIR在喉鳞状细胞癌中的表达水平明显增高，并且临床分期越晚的患者HOTAIR的表达的水平越高。此外，HOTAIR是喉鳞状细胞癌的独立预后因素。Li等[26]发现HOTAIR表达在鼻咽癌组织中是正常组织的5.2～48.4倍，且其表达水平越高，临床分期越晚，总生存率及预后越差，体外实验下调HOTAIR表达可抑制鼻咽癌细胞迁移、侵袭及增殖能力。相关研究发现，HOTAIR在胃肠间质瘤中高表达，且表达水平与风险分级、侵袭转移能力及生存率相关，应用siRNA敲低HOTAIR，抑制了肿瘤细胞侵袭能力，说明HOTAIR与间质瘤的侵袭相关。由此可见，HOTAIR可作为肿瘤预后判断的标志物。

4 结语

综上所述，HOTAIR在多种肿瘤组织中表达均有高表达，通过调控肿瘤细胞多种信号通路，起着类似癌基因的作用。HOTAIR的表达增高促进肿瘤的增殖、侵袭、转移能力，反之下调HOTAIR能显著减低肿瘤细胞的增殖、转移和侵袭能力，且HOTAIR的表达下调，可促进细胞的凋亡以及增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。表明我们可以将HOTAIR作为新型治疗靶点，通过降低内源性HOTAIR的表达可抑制肿瘤的进展，同时也可增加疗效。目前，对HOTAIR的研究已取得一定的成果，为Lnc RNAs在机体病理学、生理学等方面的研究提供了新的思路和途径，然而对HOTAIR自身的转录及基因调控机制尚待进一步探索。可以预言，随着对HOTAIR基因功能的不断深入研究，不久HOTAIR将成为临床肿瘤性疾病诊治及逆转化疗耐药的新靶点。