恶性肿瘤中小核仁RNA宿主基因3的表达及作用研究

关沧海，赵俞乔综述，史文广，姜兴明审校

0 引 言

长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸的不参与或很少参与蛋白质编码的RNA[1-4]，已有大量研究证实其在微生物、植物、动物和人类生长发育过程中发挥多种生物学功能[5-8]。此外，诸多研究表明异常表达的lncRNA可通过表观遗传调控、DNA损伤修复、细胞周期调控和参与信号传导通路等多种方式在肿瘤中起到类似促癌基因或抑癌基因的作用[9-12]。小核仁RNA宿主基因3(small nucleolar RNA host gene 3, SNHG3)是近年新发现的一种与肿瘤发生发展密切相关的lncRNA，本文对SNHG3在恶性肿瘤中的表达及调控机制研究进展予以总结。

1 SNHG3概述

SNHG3是最近新发现的一种lncRNA，它也被称为U17HG、U17HG-A以及ncRNA00014，全长4950nt，定位于人类1号染色体长臂3区5带的3亚带(1p35.3)上的假基因RNU6ATAC27P和PRDX3P2之间；其中NR_002909.2和NR_036473.1是该基因的两种转录异构体，分别含有3个和4个外显子。研究表明SNHG3与诸多肿瘤密切相关，可以作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)与miRNA相结合或招募转录因子参与mRNA的转录进而调控肿瘤的发生发展。

2 SNHG3与肿瘤

2.1 乳腺癌乳腺癌的发生与癌基因激活和抑癌基因失活密切相关，其进展涉及多个基因表达的异常，对表达异常的基因进行研究可以为乳腺癌的治疗提供新靶点。Ma等[13]通过实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)对60例乳腺癌患者的肿瘤组织样本进行定量检测及分析发现：SNHG3在肿瘤组织中异常高表达且其表达水平与组织学分级、淋巴转移、TNM分期、ER和Her-2阳性率密切相关，SNHG3高水平表达是影响患者整体生存情况的重要因素。体外细胞实验和体内动物模型构建证实上调SNHG3的表达可以促进肿瘤细胞的增殖和侵袭，加快体内移植瘤的生长速度；转染特定的小干扰RNA(small interfering RNA, siRNA)下调SNHG3的表达可以抑制上述肿瘤恶性生物学行为，同时降低体内肿瘤肺转移的发生率。进一步研究发现：异常高表达的SNHG3能够作为ceRNA吸附miR-384，进而介导其下游靶基因HDGF高表达；HDGF的沉默可以逆转过表达SNHG3对肿瘤增殖侵袭的促进作用。随后，另有研究表明过表达的SNHG3通过抑制E-cadherin、促进Ki-67和N-cadherin的表达来调控肿瘤细胞的上皮间质转化[14-15]。此外，Chang等[16]研究发现SNHG3和ZEB1与miR-101有相同的结合位点，SNHG3借助ceRNA机制与ZEB1竞争性结合miR-101；外源性上调miR-101的表达或下调ZEB1的表达均可以逆转SNHG3过表达对肿瘤增殖和侵袭的促进作用。综上，SNHG3可以作为乳腺癌治疗以及评估患者预后的新靶点。

2.2卵巢癌Hong等[17]通过研究发现，相比于癌旁正常组织SNHG3在卵巢癌组织中呈异常高表达，且其表达水平与癌肿淋巴远处转移和临床高分期密切相关，对SNHG3的定量检测可以用来评估患者的预后情况。CCK-8、细胞克隆和侵袭实验的结果显示上调SNHG3的表达可以促进细胞的增殖和侵袭；转染特异性siRNA外源性沉默SNHG3发现下调SNHG3的表达可以抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭能力；Western blot实验结果表明SNHG3与CyclinD1、CDK1、MMP9和MMP3的表达呈显著正相关，换言之SNHG3可以通过缩短细胞周期来加速肿瘤发展进程。Li等[18]通过对18例卵巢癌及其相应正常组织细胞的线粒体进行同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ)和qRT-PCR定量检测并利用DAVID进行KEGG富集分析发现：肿瘤细胞中共有1198种线粒体差异表达蛋白(differentially expressed proteins, DEPs)在有氧糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化通路中显著高表达。随后使用starBase v2.0筛选出IGF2BP2、EIF4AIII和C22ORF28等6种线粒体DEPs mRNA的RNA结合蛋白，再利用String 10.0对上述蛋白质进行分析发现只有EIF4AIII参与介导肿瘤能量代谢通路。生存曲线和基因集富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)的结果提示卵巢癌中异常高表达lncRNAs中只有SNHG3与能量代谢通路相密切关联并且高SNHG3表达组卵巢癌患者的生存情况更差。可见，SNHG3不仅可以影响肿瘤的能量代谢，而且还能通过调节细胞周期相关蛋白表达的方式来调控卵巢癌的发生发展。

2.3肝细胞癌Zhang等[19]对144例肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)组织样本应用原位杂交(in situ hybridization, ISH)以及对51例HCC患者组织进行qRT-PCR定量检测发现SNHG3在HCC肿瘤组织中异常高表达。通过对HCC患者的临床病理学数据进行统计学分析发现：SNHG3的表达水平与门静脉血栓形成、肿瘤大小和癌肿复发呈显著正相关；高水平表达SNHG3患者的总生存期(overall survival, OS)和无病生存率(disease-free survival, DFS)更低；SNHG3的定量检测可以作为HCC患者预后评估的独立判断因素。在上述研究的基础上，Zhang等[20]发现过表达SNHG3能够促进N-cadherin等间质细胞蛋白标志物的表达，从而诱导HCC的上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)。此外，研究人员证实上调SNHG3的表达可以增加HCC对索拉菲尼的耐药，过表达SNHG3能够使索拉菲尼半抑制浓度(IC50)的显著上升；接受索拉菲尼治疗的患者中高水平表达SNHG3组的OS更差。进一步的体外细胞学实验证实：SNHG3借助ceRNA机制吸附miR-128进而上调下游靶基因CD151的表达，随后表达上调的CD151通过激活PI3K/AKT信号通路来诱导HCC发生EMT与索拉菲尼耐药。随后，另有研究进一步证实SNHG3分别通过调控miR-326/SMAD3及miR-139-5p/BMI1轴来抑制凋亡发生，并促进HCC肿瘤细胞的增殖、侵袭迁移以及上皮间质转化[21-22]。总之，SNHG3可以通过多种途径调节HCC的发生发展，并有潜力作为肝细胞癌诊断和治疗的靶点。

2.4肾癌Zhang等[23]在36例肾透明细胞癌(clear cell renal cell carcinoma, ccRCC)患者组织样本的研究过程中发现：在ccRCC中SNHG3表达显著上调，并且癌肿组织学分级、远处转移、临床分期、OS以及DFS与SNHG3的表达水平密切相关，对其进行定量检测可以评估ccRCC患者的整体生存以及预后情况。体外、体内细胞学实验结果显示：利用转染过表达载体外源性上调SNHG3表达后肿瘤细胞的增殖与侵袭迁移能力明显增强，而转染特异性siRNA下调SNHG3表达后能够显著抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭；裸鼠皮下移植瘤实验结果显示SNHG3过表达的ccRCC肿瘤细胞在体内具有更快的生长速度。该研究团队进一步通过生物信息学分析并结合双荧光素酶报告基因实验证实SNHG3与miR-139-5p及TOP2A与miR-139-5p间存在靶向作用关系，肾透明细胞癌中异常高表达的SNHG3借助ceRNA机制内源性吸附miR-139-5p阻断其与下游靶基因TOP2A 3′-UTR间的结合来上调靶基因的表达，TOP2A作为已知的促癌基因，其表达水平的提高能够促进肾癌细胞的恶性生物学行为；而预先反向上调miR-139-5p表达能够在一定程度上逆转SNHG3对TOP2A表达的调控作用。上述研究结果提示：ccRCC中异常高表达的SNHG3通过对miR-139-5p/TOP2A轴的调控来促进肿瘤增殖与侵袭转移。

2.5胃癌Zhang等[24]对胃癌(gastric carcinoma, GC)患者的组织和临床病理学数据进行定量检测及分析发现SNHG3在肿瘤组织中异常高表达，其表达水平不仅与患者的OS和无转移生存率(metastasis-free survival, MFS)密切相关，而且还能作为GC患者整体生存情况的独立判断因素。Xuan等[25]不仅得出与上述相同的结果，还发现过表达的SNHG3可以促进GC肿瘤细胞的增殖和迁移，沉默SNHG3则会得到相反的结果。此外，上调SNHG3的表达可以明显抑制其邻近基因MED18的表达。利用RIP、ChIP和BSP(bisulfite sequencing PCR)进一步研究证实：过表达的SNHG3通过招募转录因子EZH2至下游基因MED18的启动子区并促进EZH2对其启动子进行甲基化修饰，进而抑制MED18的转录来下调其表达；并且预先反向调控MED18的表达能够阻断SNHG3对胃癌增殖及迁移侵袭的促进作用。由此可见，对EZH2起招募作用的SNHG3能够为胃癌靶向治疗和预后评估提供新的思路。

2.6急性髓系白血病Peng等[26]通过研究发现：在急性髓系白血病(acute myeloid leukemia, AML)中SNHG3的表达呈异常上调并且其表达水平与患者血液中白细胞和血小板数量密切相关；单因素和多因素分析证实白细胞计数和SNHG3的定量检测可以作为AML患者整体生存情况的独立危险因素。体外细胞学实验结果显示：沉默SNHG3可以抑制肿瘤细胞的增殖并且能上调Bax等促凋亡基因的表达、下调Bcl-2等抗凋亡基因的表达，进而诱导细胞发生凋亡。随后的机制研究发现：SNHG3通过与miR-758-3p竞争性结合来调控SRNG的表达；SRNG作为一种已知在AML中异常高表达并且其表达水平与AML发生发展密切相关的促癌基因，上调miR-758-3p或敲低SRGN都能在一定程度上抑制SNHG3对肿瘤增殖的促进作用。综上所述，SNHG3可以通过推动抗凋亡和调控miR-758-3p/SRNG轴的方式促进急性髓系白血病的发生发展。

2.7骨肉瘤在定量检测127例骨肉瘤(osteosarcoma, OS)患者的组织样本并对临床病理学数据进行统计学分析后，Chen等[27]发现SNHG3在骨肉瘤组织中异常高表达，并且其定量检测能够作为OS患者预后评估的独立危险因素。MTT和克隆形成实验的结果表明SNHG3的高水平表达可以促进肿瘤细胞的增殖能力。进一步研究SNHG3促癌机制发现：SNHG3和HOXC8都与miR-196a-5p存在靶向调控位点；异常高表达的SNHG3借助ceRNA机制吸附miR-196a-5p，从而导致下游靶基因HOXC8的表达上调；沉默miR-196a-5p能够促进肿瘤的迁移和侵袭，而敲低HOXC8的表达则会逆转这种促癌作用。此外，Zheng等[28]的研究还发现异常高表达的SNHG3还可以通过调控miR-151a-3p/RAB22A轴来促进骨肉瘤细胞的增殖。

2.8头颈肿瘤Liu等[29]发现SNHG3在口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma, OSCC)患者组织中异常高表达；高水平表达的SNHG3通过招募蛋白ELAVL1(ELAV like RNA binding protein 1)至下游靶基因核转录因子Y亚单位(nuclear transcription factor Y subunit gamma, NFYC)来稳定其表达，从而促进肿瘤的增殖和迁移；转染sh-NFYC对OSCC增殖迁移能力的抑制作用可以被上调表达的SNHG3或ELAVL1所逆转。Wang等[30]的研究发现喉癌(laryngeal cancer, LC)肿瘤组织中SNHG3呈现异常高表达，通过COX危险比例模型(Cox proportional hazards analyses)分析和生存曲线进一步研究SNHG3与临床数据的相关性：患者肿瘤组织中SNHG3的表达水平和OS以及MFS密切相关；体内细胞学实验结果显示过表达SNHG3可以促进肿瘤细胞的增殖和侵袭；SNHG3和miR-384以及miR-384和WEE1间存在互补序列；过表达的SNHG3作为“分子海绵”内源性吸附miR-384进而上调WEE1的表达，从而加快OSCC细胞的生长速度；转染miR-384 inhibiter可以提高肿瘤细胞的增殖和侵袭能力，而外源性沉默WEE1表达能抑制上述恶性生物学行为。由此可见，SNHG3可以作为OSCC和LC早期诊断、靶向治疗和预后评估的肿瘤标志物。

2.9其他肿瘤Luo等[31]通过对70例神经胶质瘤患者的研究发现：相较于正常脑组织，SNHG3在肿瘤组织的表达水平明显更高，并且其表达水平与组织学分级、KPS评分和术后复呈显著正相关，同时还能作为胶质瘤患者整体预后情况的独立风险因素。Fei等[32]研究证实：过表达的SNHG3通过抑制细胞凋亡和推进细胞周期来促进增殖；异常高表达的SNHG3通过招募EZH2与下游靶基因KLF2和p21的启动子区结合，进而调控EZH2对KLF2和p21组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化修饰(H3K27m3)来抑制两者的转录，从而导致胶质瘤的发生发展被促进；过表达SNHG3对肿瘤的促进作用能够被上调表达的KLF2和p21逆转。

Liu等[33]通过TCGA及GEO数据库分析发现SNHG3在肺腺癌中呈异常高表达；流式细胞技术证实过表达SNHG3能够推进细胞周期并抑制其凋亡发生。Shi等[34]的研究证实SNHG3在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)中的表达水平同样异常上调并能够促进肿瘤细胞的增殖与迁移；随后的机制研究发现：转录因子E2F1是SNHG3的上游靶基因，E2F1通过与SNHG3启动子内P5序列结合来参与介导其异常高表达，高表达的SNHG3进一步通过激活TGF-β与IL-6/JAK2/STAT3信号通路来促进NSCLC的增殖与侵袭转移。

Huang等[35]对456例结直肠癌(colorectal cancer, CRC)患者的组织和临床数据进行定量检测及分析发现SNHG3在肿瘤组织中异常高表达，并且SNHG3的表达水平和患者OS呈明显负相关。体外细胞学实验的结果证实过表达SNHG3能够促进细胞的迁移和侵袭能力。皮下移植瘤实验结果显示：转染pcDNA-SNHG3后肿瘤细胞的增殖受到促进，瘤体在体内的生长速度明显加快。进一步的研究证实：结肠癌中SNHG3借助miR-182-5p/c-myc轴来调控下游靶基因CCNB1、CCND2及CDK4的表达进而促进肿瘤的恶性生物学行为。综上所述，异常高表达的SNHG3是调控胶质瘤、肺癌和结直肠癌发生发展的重要因素。

3 结语与展望

得益于基因测序等技术的快速发展有越来越多的lncRNA被发现；恶性肿瘤中lncRNA的异常表达及其调控机制也随着研究的深入而被不断揭示。SNHG3是一种新发现的在诸多恶性肿瘤中异常高表达的lncRNA，其表达水平与肿瘤病理生理学特征及患者的预后密切相关；SNHG3能够作为ceRNA吸附多种miRNA、通过招募转录因子EZH2及ELAVL1介导mRNA的转录、促进EMT途径相关蛋白的表达以及参与能量代谢通路等来调控肿瘤的恶性生物学行为，但关于SNHG3更深层面的上下游分子调控机制有待进一步研究。相信随着研究的逐步展开，SNHG3可以为肿瘤早期诊断、靶向治疗及患者预后评估打开一片新的领域。