LncRNA-UCA1在肿瘤转移中的研究进展

张本佳，詹晓曼，袁胜涛，孙 立

(中国药科大学药物科学研究院，江苏 南京210009)

长链非编码RNAs简称LncRNAs(long noncoding RNAs)，即是一类转录本大于200 nt的RNA分子。2006年研究人员从膀胱癌中检测出来了一种LncRNA，命名为尿路上皮癌胚抗原1(UCA1)。作为一种原癌基因，UCA1在多种肿瘤组织中呈现高表达，在肿瘤的诊断、治疗以及不良预后中均显示出重要的价值。研究表明UCA1在调控肿瘤的转移、耐药、能量代谢、凋亡等方面起着关键性作用。而肿瘤转移作为恶性肿瘤的基本生物学特征，是临床上绝大多数肿瘤患者致死的主要原因，因此了解UCA1与肿瘤转移之间的关系有助于为肿瘤治疗提供新的研究方法与思路。本文就UCA1在肿瘤转移中的作用作一综述。

研究发现，在人类基因组中，有75%会转录成相应RNA，其中有蛋白翻译功能的仅有小于2%。LncRNAs长链非编码RNA(long noncoding RNA，LncRNA)是指分子长度大于200 nt的RNA，其本身不编码蛋白质[1]。LncRNA最初被认为是转录过程中产生的的“噪音”，然而随着研究的深入，科研人员发现LncRNA可在表观遗传、转录以及转录后水平等多个层次调控基因表达。大多数LncRNA由RNA聚合酶Ⅱ转录，在经过剪切加工成熟[2，3]。尿路上皮癌胚抗原1(UCA1)为LncRNA家族的一个重要成员，是Wang等[4]通过生物信息学方法从膀胱癌中检测出来的。近年来的研究表明，作为一种原癌基因，UCA1与肿瘤周期调控、凋亡、转移、侵袭的等方面密切相关。

1 UCA1的结构概述

2006年Wang等[4]在人膀胱移行癌细胞株中，利用cDNA末端快速扩增技术分析鉴定获得了其中一个序列表达标签(EST)片段的全长cDNA。将全长cDNA进行序列比对分析，其5′端与UCA1有99.15%的同源性，因此该全长的cDNA应是UCA1的基因。UCA1基因其5′端-1800-+200 bp全长2 000 bp为该基因启动子区，-400--150 bp长度250 bp处为UCA1核心启动子区。cDNA定位于19p13.12处，全长共1 442 bp，在其5′末端具有TATA盒(TATAAA)，3′末端具有polyA尾和加尾信号(ATTAAA)。结构中包含有3个外显子和2个内含子，内含子和外显子交界处具有剪接信号。且研究发现UCA1基因启动子区不存在 CpG岛，推测该基因核心启动子区可能与多种转录因子结合，并通过研究确定转录因子c-Myb可以结合UCA1基因的核心启动子区。研究发现在绒毛和胎盘组织均有明显UCA1基因的表达，在成人正常组织中都不表达该基因除心脏、脾脏外，UCA1在多种恶性肿瘤中表达，且癌组织表达明显高于癌旁组织[4-6]。

2 UCA1在不同肿瘤中的转移

2.1 不同肿瘤中的表达

2.1.1膀胱癌

世界范围内，男性最常见实体瘤膀胱癌位列排行榜第四位，在女性中位列排行第七位。研究表明，UCA1在膀胱癌[5]细胞中呈现高表达从而影响肿瘤细胞生长以及迁移。Wang等[4]研究发现UCA1在膀胱癌组织中异常高表，并指出UCA1可作为一个高度特异且敏感的潜在性生物学指标适用于膀胱癌的早期诊断。Yang等[6]的研究同样发现在膀胱癌细胞中UCA1呈现高表达，通过研究发现UCA1可以通过PI3K / AKT信号通路来调控环磷酸腺苷应答元件结合蛋白(cAMP response element bind protein，CREB)的表达，使其磷酸化，加快细胞周期的进程，从而促进细胞增殖。因此这写研究为了解膀胱癌的分子病理学提供了更充分的理论基础，使UCA1成为潜在的诊断和治疗膀胱癌的靶标。

2.1.2胃癌

胃癌(gastric carcinoma)在我国各种恶性肿瘤中发病率排名居首位，它是起源于胃黏膜上皮的一种恶性肿瘤。现已存有的研究表明[7-9]，在胃癌组织中UCA1呈现异常高表达，且临床病理学分析结果显示，在胃癌的分化程度、肿瘤大小，浸润深度和 TNM 分期中UCA1 起到了重要的作用。表明UCA1可能是一个有前途的胃癌治疗的分子靶标。

2.1.3乳腺癌

乳腺癌有99 %发生在女性中，是女性最常见的恶性肿瘤之一。研究表明，在乳腺癌[10]细胞中UCA1基因异常高表达，且乳腺癌细胞的增殖、凋亡、转移等方面与UCA1有着密切的联系，因此UCA1可能成为乳腺癌诊断的标志物以及化疗的潜在靶基因。

2.1.4胰腺癌

胰腺癌(pancreatic cancer，PC)恶性程度极高，近年来此癌症发病率以及死亡率明显上升，是一种比较常见的消化系统类肿瘤。张尤历等[11，12]研究人员使用荧光定量PCR技术检测了11例胰腺癌组织及其配对的癌旁正常组织UCA1的表达，结果显示胰腺癌组织较于相应的癌旁组织其UCA1表达水平更高。胰腺癌细胞中高度表达UCA1[13]，因此对其表达的干预成为验证其与肿瘤转移关系的重要手段。

2.1.5肝癌

2015年1月至2016年1月期间陈蔡松等[14]研究人员于第二军医大学长海医院收集了20例肝癌患者的肿瘤组织和血浆样本以及20例健康受试者的血浆样本。肿瘤组织及血浆样本中UCA1 mRNA水平的表达通过采用实时定量PCR法测定，并且分析了UCA1 mRNA表达与Child-Pugh分级、原发灶肿瘤大小等临床病理特征的关系。研究结果显示存在肝癌肝内转移患者的肿瘤组织与血浆中相比于肝癌患者有着更高的UCA1的表达，由此推测血浆UCA1可能是肝癌转移诊断和病情监测的标志物，肝癌发展与UCA1的表达水平密切相关。

2.1.6其他

Xu等[15]研究表明，在胆管癌组织中UCA1的表达高于癌旁组织，且UCA1与淋巴结转移、TNM分期、术后复发等密切相关。同样的在肺癌细胞以及子宫内膜癌细胞中的研究[16，17]发现，在两种癌细胞中UCA1呈现高表达，且研究结果显示 UCA1的高表达与淋巴结转移，远处转移，分级，晚期TNM分期和血管浸润密切相关。因此UCA1有望作为肿瘤治疗的潜在靶点。

2.2 促进肿瘤转移

2.2.1基质金属蛋白酶(Matrix Metallopeptidase，MMP)

在细胞外基质降解方面起重要作用的酶MMP-2以及MMP-9不仅提高了恶性肿瘤体内转移以及侵袭的能力，且有研究表明在肿瘤的浸润深度、淋巴结转移、TNM分期方面MMP-2和MMP-9对其有着统计学意义的相关性，在肿瘤转移中有着重要的作用[18]。

在膀胱癌细胞中[19]，使用CRISPR/Cas9技术降低细胞中UCA1的表达，通过Western blot实验证明了UCA1表达下调可降低MMP-2及MMP-9的表达并且同样在体内动物实验中得到验证，综上所述UCA1可能通过调节MMP-2和MMP-9从而促进肿瘤的侵袭转移。有研究[20]发现，UCA1通过促进Cbl-c介导的G蛋白偶联受体激酶2(GRK2)的泛素化降解调节GRK2的稳定性，导致ERK-MMP9信号通路的激活从而促进胃癌细胞的侵袭和迁移；动物实验同样得到验证。张尤历等[11,12]采用UCA1表达质粒提高PaTu8988细胞的UCA1水平，通过小干扰RNA降低Bx PC-3细胞的UCA1表达水平，同时用Western blot检测MMP-2和MMP-9的蛋白表达水平，研究结果显示：在PaTu8988细胞中过表UCA1其MMP-2和MMP-9的蛋白表达水平也随之升高，在Bx PC-3细胞中降低UCA1表达后其MMP-2和MMP-9的蛋白水平随之降低。随后科研人员又考察了UCA1与细胞迁移之间的影响，通过划痕以及transwell实验证实了高表达UCA1能增强胰腺癌细胞的体外迁移侵袭能力，敲低UCA1的表达可降低MMP-2和MMP-9的表达从而减弱胰腺癌细胞系的体外迁移侵袭能力。

2.2.2微小RNA(mi RNA)

Mi RNA是一类非编码RNA，广泛存在于动植物、病毒中，研究表明其通过不同的作用机制在肿瘤细胞的侵袭、转移中发挥着重要作用，例如miR-134在非小细胞型肺癌细胞中通过靶向FoxM1可以抑制细胞的上皮间质转化从而影响细胞的侵袭转移；miR-379-5p在肝癌细胞中通过抑制MMP2以及MMP9从而抑制肝癌细胞的迁移和侵袭；miR-4725-3p通过靶向Stim1信号传导通路参与黄腐醇抑制胶质瘤细胞侵袭[21-23]。由此可以看出mi RNA在癌细胞的转移过程中发挥着关键作用。

①miR-135a

Zhang等[24]研究表明miRNA-135a是UCA1的直接目标，经查阅文献得知在乳腺癌细胞中miR-135a与 HOXA10基因的3’-UTR存在着碱基配对，并通过荧光素酶报告基因检测以及WB实验证实了miR-135a可以调节HOXA10的表达而HOXA10 基因是胚胎形态发生和分化的调节因子，在几种癌症中都存在着异常表达。有报道称其能够在胰腺癌细胞中通过TGF-β2介导的p38 MAPK通路的激活促进细胞侵袭和MMP-3表达，因此显示miR-135a能调控癌细胞的迁移[25-29]。Zhang的研究显示了UCA1通过靶向miR-135a而作为一种致癌基因从而调控癌细胞的生长和迁移。UCA1-miR-135a途径调节PC的生长和转移，为PC治疗提供新的见解，但具体的调控机制是否如上所列还没有有关的文献报道。

②miR-143

Luo等[30]研究表明，UCA1过表增强癌细胞的侵袭、转移能力，推测其机制可能与UCA1调控EMT有关，通过对EMT相关蛋白及其上游蛋白进行检测，结果显示LncRNA-UCA1可以调节miR-143/HMGB1通路从而影响膀胱癌细胞，HMGB1即高迁移率族蛋白家族的成员，已有研究表明HMGB1在膀胱癌细胞中高表[31]且HMGB1在人类癌细胞中也可以作为EMT的诱导剂[32]。由上可知LncRNA-UCA1可以通过miR-143/HMGB1通路调节膀胱癌细胞的侵袭与迁移，因此，lncRNA-UCA1可能成为治疗侵袭和转移型膀胱癌的有效的靶点，具体的机制还有待深入研究。

③miR-144

研究[16]发现，在肺癌细胞中UCA1呈高表，敲低UCA1的表达，可以明显减弱癌细胞的迁移能力，表明UCA1与肺癌的转移密切相关，进一步研究发现，UCA1与miR-144直接结合从而发挥作用，对于miR-144有研究表明在骨肉瘤细胞中通过生物信息学分析miR-144潜在的靶基因，并通过荧光素酶测定法进行确认，确定了雷帕霉素(mTOR)为miR-144的靶标且是由于直接靶向mTOR mRNA的3'非翻译区，导致mTOR蛋白水平降低从而影响信号通路，而mTOR信号通路在肿瘤转移中起着重要作用[33，34]，以上为研究UCA1影响肺癌细胞的侵袭与转移的机制提供探索思路。

④miR-145

Xue等[35]的研究发现过表UCA1的膀胱癌细胞呈现间质细胞样形态。且过表UCA1能增加细胞中ZEB1、ZEB2和fascin homologue 1(FSCN1)的表达以及降低miR-145的表达。同时，侵袭实验显示癌细胞的侵袭、迁移能力都有增强。相反，如果敲低细胞中的UCA1的表达水平，则可下调相关蛋白的表达，因此表明LncRNA-UCA1可通过hsa-miR-145-ZEB1/2-FSCN1途径增强膀胱癌细胞迁移和侵袭。

⑤miR-203

Xiao等[36]研究通过RNA免疫共沉淀及拉下实验证实miR-203是UCA1的作用靶点。体内外实验表明UCA1可以像内源性海绵吸附miR-203，影响转录因子Snail2的表达，Snail2是一个有力的诱导EMT的因子且该功能部分是由于在肿瘤进展过程中直接抑制E-钙粘蛋白转录，更有文献报道Snail还通过间质调控MMPs表达增加细胞的侵袭能力[37，38]，综上所述UCA1通过miR-203/Snail2途径促进细胞的侵袭与转移然而其下游具体的机制还有待深入的研究。

⑥miR-216b

Wang等[39]研究发现肝癌TNM 分期、转移和术后生存期与UCA1的表达水平密切相关，且在肝癌组织中UCA1呈高表。进一步的研究发现，UCA1可以通过直接结合作用下调miR-216b表达。另外，UCA1可以逆转miR-216b对肝癌细胞生长和转移的影响，可能参与了肝癌的成纤维细胞生长因子受体1(FGFR1)的表达，从而形成一个全新UCA1-miRNA-216b-FGFRl-胞外信号调控激酶信号通路影响细胞的侵袭迁移能力。

2.2.3mTOR

Li等[40]研究采用慢病毒转染使胃癌细胞株BGC-823高表UCA1，再进行划痕实验及Transwell实验并对其机制进行探讨，研究结果显示UCA1可以通过PI3K-Akt-mTOR信号通路影响肿瘤细胞的发展。PI3K-Akt信号通路与肿瘤血管的发生以及细胞运动等方面有着重要的作用，mTOR是PI3K信号通路下游的分子之一，另外有文献报道此信号通路可以通过影响MMP-2[41]、MMP-9以及VEGF[42]的表达水平从而影响肿瘤的侵袭与转移。这些发现进一步证实lncRNAs在维持细胞动态平衡中的重要性，表明UCA1可能是一个有前途的胃癌治疗的分子靶标。

2.2.4p27

在乳腺癌研究中，Huang等[10]研究表明，p27作为一种重要的抑癌基因，通过抑制p27基因的表达可增强细胞的侵袭和转移能力。核内不均一核糖核蛋白Ⅰ(hnRNP I)能够通过与UCA1结合形成功能性的核糖核蛋白复合体增加UCA1的稳定性。 磷酸化形式的hnRNP I主要在细胞质中，负责与UCA1的相互作用。hnRNP I通过与p27 mRNA的5′-非翻译区相互作用来增强p27的翻译，UCA1与hnRNP I通过竞争性作用抑制p27蛋白水平。提示UCA1通过抑制p27从而降低癌细胞侵袭转移能力。

3 结语

综上所述，UCA1在肿瘤转移中发挥着重要作用。尽管对于UCA1在肿瘤转移中的作用已经有了一定的认识，比如，UCA1在许多肿瘤中表达升高，可以促进癌细胞的迁移，但是UCA1调节肿瘤的转移，此过程通过何种靶点、作用机制及信号通路尚不十分明确。相信随着研究的不断深入，在不久的未来这些问题会得到解决，UCA1有望成为新型肿瘤分子标志物和基因治疗的靶点。