长链非编码RNA在卵巢癌中的表达及作用的研究进展

张宇博，韩世愈

(哈尔滨医科大学附属第四医院妇产科，哈尔滨 150001)

卵巢癌的发生率居女性肿瘤的第六位，是致死率最高的女性生殖系统恶性肿瘤[1]。据估计，2015年中国新发卵巢癌52 100例，其中死亡22 500例[2]。尽管在肿瘤细胞减灭术和化疗药物治疗方面取得了巨大进展，但由于卵巢癌缺乏特异症状及筛查手段，发现时往往已发展至晚期，且传统化疗方法逐渐出现耐药，患者的5年生存率仅为30%～40%[3]。因此急需探索新的诊断方法和治疗手段。研究表明，长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)在卵巢癌中具有重要作用[4]，可能为卵巢癌的诊断、治疗提供有效的生物标志物以及治疗靶点。

随着高分辨率微阵列和大规模平行测序技术的发展，超过98%的人类基因组将被转录成不具有明显蛋白质编码能力的RNA转录本[5]。根据其大小，这些非编码RNA可以分为lncRNA(>200个核苷酸)和小非编码RNA(≤200个核苷酸)[6]。这些小非编码RNA如微RNA(microRNA,miRNA)、小干扰RNA等因在多种疾病的发生发展中具有显著的作用而受到广泛研究。lncRNA是非编码RNA的一种，从2009年识别6 496个到2015年识别15 941个[7]，其发现数量不断增多，对其功能的研究也越来越深入。lncRNA参与许多重要的生物学功能，包括基因组印迹、剂量补偿效应、表观遗传调控、细胞周期调控、细胞分化以及肿瘤发生等[8]。目前，很多lncRNAs的作用已在不同肿瘤中得到评估，不同肿瘤阶段以及组织分级的lncRNAs表达也存在差异[8]。lncRNAs在卵巢癌中同样也具有重要作用，其过表达、缺乏或突变与卵巢癌的发生、转移及预后相关。现就近年在卵巢癌中发现的表达失调的lncRNAs及其在卵巢癌中的生物学作用进行综述。

1 LncRNA概述

在人类基因组中，仅有2%的区域编码蛋白质，70%以上的基因组区域被转录成不具有编码蛋白质能力的非编码RNA[9]，但非编码区域在大部分生物过程如发育、分化、细胞周期、癌症形成以及其他生物过程中发挥重要作用[10]。基于与相邻转录物之间的基因组接近度，lncRNA又可分为反义lncRNA、内含子lncRNA、基因间lncRNA、启动子相关lncRNA和非翻译区lncRNA[6，11]。基于细胞水平的表达模式和功能，lncRNA又可分为癌基因功能lncRNA、肿瘤抑制基因功能lncRNA和双功能lncRNA，如长应激诱导的非编码转录物5和尿路上皮癌抗原1(urothelial carcinoma associated 1,UCA1)属于癌基因功能lncRNA，而母系表达基因3(maternally expressed 3，MEG3)属于肿瘤抑制基因功能lncRNA，H19印迹母系表达转录本(H19 imprinted maternally expressed transcript，H19)属于双功能lncRNA，其在部分肿瘤组织中过表达，而在其他肿瘤组织中低表达甚至缺失[12]。

目前仅有一小部分功能性lncRNAs被表征。LncRNA可通过与DNA、染色质、信号调节蛋白以及多种细胞RNA相互作用，影响肿瘤细胞的生物学行为。与染色质结合的lncRNAs可通过控制局部染色质的结构或募集特异性调节因子到特定基因座，从而调节基因的表达[11]。与蛋白质结合的lncRNAs可促进蛋白质复合物的组装或阻碍蛋白质-蛋白质的相互作用，从而影响细胞间信号转导和生物学行为[13]。与编码蛋白RNA结合的lncRNAs可以激活参与信使RNA(message RNA，mRNA)代谢的多种酶，从而影响mRNA剪接、稳定性或翻译，调控基因表达[14]。miRNA是一类重要的小型非编码RNA，参与包括癌症在内的多种疾病[15]，通过序列互补性与靶mRNA结合，导致mRNA翻译抑制和去稳定化。一些lncRNAs还通过与miRNA结合阻止其作用于靶mRNA。参与这种相互作用的lncRNA被称为竞争性内源RNA。MEG3可通过改变卵巢癌中miRNA-21的表达影响信号转导和转录激活因子3的表达[16]。最近已有研究报道了lncRNA与miRNA的关系，但这些相互作用在细胞中与功能相关的程度尚存在争议[17]，需要进一步验证。lncRNA与miRNA间存在的另一种关系即某些lncRNAs是miRNA的前体RNA，如H19是人类miR-675的前体RNA。因此，研究这种lncRNA的作用需要考虑其衍生靶点miRNA的功能[18]。通过研究肿瘤相关竞争性内源RNA网络，有助于探索更多基因表达调控模式，更深层次了解基因的表达调控。

LncRNAs的生物学行为决定了其在肿瘤发生和发展中的重要作用。相对于正常组织,肿瘤组织往往会发生特异性lncRNAs表达下调或上调,从而引起肿瘤发生，促进肿瘤细胞增殖、浸润和转移或抑制凋亡。

2 LncRNAs在卵巢癌中的表达及作用

2.1表达上调的lncRNAs

2.1.1HOX转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR) HOX基因簇通过编码进化保守的转录因子家族调节胚体发育，并在几种成体细胞分化过程中发挥关键作用。在人类4个不同的染色体上存在A、B、C、D 4种不同的HOX基因座。HOTAIR是一种与肿瘤发生密切相关的HOXC基因座转录的lncRNA[19]。HOTAIR在浆液性卵巢癌(serous ovarian carcinoma,SOC)中的表达升高，且升高的水平与国际妇产科联盟分期、肿瘤组织学分级、淋巴结转移呈正相关，多因素分析表明，HOTAIR可作为预测SOC总体生存率和无病生存率的独立危险因素[20-21]。此外，HOXA11反义RNA(HOX11 transcript antisense RNA，HOXA11-AS)在SOC中也高表达，且HOXA11-AS水平与SOC的组织学分级、术前糖类抗原125水平显著相关；多因素Cox回归分析显示，肿瘤组织中HOXA11-AS高表达是无进展生存期和总生存期的独立预测因子[22]。

2.1.2H19 H19基因是卵巢癌中第一个被发现的印记母系异常表达的lncRNA，通常在胎儿组织中高表达，出生后大部分组织中的表达被抑制。除编码lncRNA外，H19基因也是miRNA-675的前体，能够调节对生长、发育和致癌起关键作用的基因的表达，如视网膜母细胞瘤基因。miRNA let-7属于肿瘤抑制miRNA,能使调节细胞生长的致癌基因的表达下调[23]。H19的过表达可通过抑制miRNA let-7，调节细胞周期相关基因的表达,从而促进肿瘤细胞的增殖和迁移[24]。与邻近的非肿瘤组织相比，H19在大部分卵巢癌组织中的表达上调，其表达水平与肿瘤分期和肿瘤大小呈正相关，沉默H19将诱导细胞凋亡和G2/M期停滞[25]。此外，在大部分卵巢癌患者的腹水中也可以检测到H19 RNA[26]。因此H19对卵巢癌发生和发展可能具有重要作用。

2.1.3INK4基因座中反义非编码RNA(antisense non-coding RNA in the INK4 locus，ANRIL) ANRIL定位于染色体9p21区域，被转录成3.8 kb lncRNA，通过结合细胞分裂蛋白调节剂1和细胞分裂蛋白调节剂2调控INK4b/ARF/INK4a基因簇的表观遗传[27]。研究表明，ANRIL在SOC组织和高转移性SOC细胞系过表达，其表达水平与国际妇产科联盟分期、组织学分级、淋巴结转移呈正相关，且ANRIL高表达卵巢癌患者表现出较短的总生存期[28]。此外，ANRIL在SOC侵袭、转移中具有重要作用，基质金属蛋白酶3是ANRIL的关键下游基因[28]。

2.1.4人卵巢癌特异性转录因子2(human ovarian cancer-specific transcription factor 2,HOST2) HOST2是定位在染色体10q23.1区域的lncRNA，含有多拷贝的逆转录病毒相关序列。在正常组织或正常卵巢组织中HOST2呈低表达或缺失，但在卵巢癌来源的细胞系和原发性肿瘤中高表达[29]。此外，与正常卵巢上皮细胞相比，HOST2在4种主要的卵巢癌细胞亚型中的表达上调[29]。Gao等[30]认为，HOST2可通过抑制miRNA let-7b下调靶抑癌基因，增强上皮性卵巢癌中癌细胞的迁移、侵袭和增殖。

2.1.5功能基因组趋化基因1(functional genomic chemotactic gene 1，FAL1) FAL1是采用功能基因组方法鉴定的lncRNA,现已证实其RNA在许多癌细胞中频繁过表达，在超过93%的卵巢癌样本中可检测到FAL1的高表达，在晚期卵巢癌中的表达量和拷贝数更高[31]。FAL1 RNA的高表达和FAL1基因的基因组增加与多种肿瘤患者的低存活率显著相关[31]。FAL1的致癌活性可归因于对p21的抑制作用，其还能与表观遗传阻遏物鼠类淋巴瘤滤过性病毒致癌基因 1结合，通过控制其稳定性，改变包括细胞周期素依赖性激酶抑制因子1A在内的许多基因的转录[31]，从而发挥肿瘤激活作用。

2.1.6UCA1 UCA1是膀胱癌细胞生长的调节因子[32]。UCA1在卵巢癌组织中的表达也升高[33]。在SKOV-3细胞中，UCA1 RNA的高表达可增加肿瘤细胞的迁移、侵袭，增强顺铂的耐药能力[33]。UCA1的这种功能可能是通过精氨酸-丝氨酸蛋白激酶1和凋亡途径蛋白介导[33]。

2.1.7LncRNA AB073614 LncRNA AB073614是卵巢癌发展过程中的功能性癌基因。与正常卵巢组织相比，在85.3%的卵巢癌组织中AB073614的表达上调；与低表达组相比，AB073614高表达的卵巢癌患者具有较低的5年总生存期[34]。在卵巢癌细胞系中使用小干扰RNA下调AB073614的表达，卵巢癌细胞的生物学行为如增殖、侵袭被抑制，癌细胞周期停滞，并启动凋亡程序[34]。同时研究该还发现，lncRNA可能通过靶向胞外信号调节激酶1/2和蛋白激酶Bα介导的信号转导途径发挥致癌作用[34]。

2.2表达下调的lncRNAs

2.2.1X染色体失活特异转录物(X inactive specific transcript，Xist) Xist作为仅由非活性X染色体转录表达的一种lncRNA，在卵巢癌细胞系或复发性卵巢癌细胞系的表达缺失或下调,并可缩短卵巢癌患者的无进展生存期[35-36]。研究表明，Xist的下调能够上调X连锁的凋亡抑制功能，引发癌细胞的抗药表型，从而导致癌细胞对化疗药物的耐药[35]。Xist的丢失可能与卵巢癌中乳腺癌相关基因1的突变有关，但目前尚未得到验证，仍存在争议。

2.2.2MEG3 MEG3是位于第14号染色体q32区域的一种能够提高p53等抑癌基因表达、阻止肿瘤发生和发展的lncRNA。由于MEG3启动子高甲基化作用，使其在大部分上皮性卵巢癌组织和细胞系中的表达降低或消除[16]。此外，MEG3的异常高表达能抑制上皮性卵巢癌细胞的增殖并促进凋亡[16]。因此，MEG3启动子高甲基化导致其表达降低可能是上皮性卵巢癌发生和发展的重要因素。针对此甲基化靶点，有望开发出新型有效的卵巢癌靶向药物。

2.2.3生长停滞特异性转录因子5(growth arrest specific 5，GAS5) 与正常卵巢上皮组织相比，上皮性卵巢癌组织中GAS5的表达水平降低，而在正常卵巢上皮和良性上皮病变中GAS5的表达无明显变化，GAS5表达的下调能促进肿瘤细胞淋巴结转移[37]。此外，GAS5能抑制卵巢癌细胞增殖，促进细胞凋亡，减少肿瘤细胞迁移和侵袭[37]。因此，GAS5有望成为上皮性卵巢癌新的治疗靶点。

3 小 结

随着高通量测序基因组学的发展，通过使用新一代测序工具对人类组织或细胞进行lncRNA表达谱的检测，有望识别出更多对恶性肿瘤发生和发展具有重要生物学作用的lncRNAs。通过研究lncRNA的生物学特性及潜在的分子机制，有望找到更特异的恶性肿瘤早期诊断方法和治疗靶点，从而提高患者的生存率。此外，利用生物信息学构建出更多lncRNA-miRNA-mRNA的竞争性内源RNA网络,有助于探索出更多恶性肿瘤所涉及的基因表达调控机制。