长链非编码RNA作为竞争性内源RNA在食管癌中的研究进展△

李醒，黄俊星

南通大学第五附属医院（泰州市人民医院）肿瘤科，江苏 泰州225300

食管癌是世界上最常见的消化道恶性肿瘤，也是全世界最具侵袭性和致死性的消化道肿瘤之一[1]，亚洲国家食管癌的病理类型主要为食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma，ESCC）。尽管食管癌化疗和放疗方案、手术技术以及围手术期管理取得了一些进展，但由于早期无特殊症状，大多数食管癌患者确诊时已进展至晚期并伴有广泛的局部浸润和淋巴结转移，故其5年生存率仅有19%[2]，其中晚期食管癌患者的中位生存期小于1年[3]。因此，进一步研究食管癌的发病机制并寻找早期诊断标志物，是目前食管癌研究的关键之一。长链非编码RNA（long non‐coding RNA，ln‐cRNA）是一类进化保守的RNA分子，其长度大于200个碱基，没有或具有有限的蛋白质编码功能[4]，早期并不被人们重视。随后的研究发现，lncRNA在基因调控的几乎所有阶段（表达、转录、转录后和翻译水平）都发挥作用，且作为细胞周期、自噬和凋亡的重要调节因子，具有癌基因或抑癌基因的作用[5‐7]。与正常细胞相比，lncRNA在食管癌细胞中经常表达失调，提示其可能成为恶性肿瘤的生物标志物。此外，随着对lncRNA在食管癌发病机制中作用的进一步研究，其有望作为抗肿瘤治疗的新靶点[8]。多项研究表明，lncRNA可作为竞争性内源 RNA（competing endogenous RNA，ceR‐NA），通过与微小RNA（microRNA，miRNA）相互作用，调控其靶基因的表达，从而参与食管癌的发生发展过程[9‐11]。本文就lncRNA作为ceRNA在食管癌中的研究进展作一综述。

1 ceRNA假说

Salmena等[12]于2011年提出了ceRNA假说，该假说对传统基因调控模式进行了补充，将miR‐NA→RNA的概念转变为RNA→miRNA→RNA。该假说认为，信使RNA（messenger RNA，mRNA）、lncRNA、环状RNA（circular RNA，circRNA）等作为ceRNA，通过竞争一个或多个miRNA反应元件（miRNA response element，MRE）调节其他RNA的功能，形成了跨转录组的大规模调控网络。随后的大规模交联免疫沉淀（cross‐linking immunopre‐cipitation，CLIP）实验发现了成千上万的 miRNA‐lncRNA相互作用，这意味着miRNA介导的mRNA与lncRNA之间的相互作用广泛存在于不同的生物学过程中，例如肿瘤的发生、发展[13]。因此，ceR‐NA假说为探索食管癌中lncRNA的功能提供了一个新的视角。

2 lncRNA作为ceRNA在食管癌中的作用

在食管癌相关的ceRNA研究中，lncRNA占据着重要的位置，多数lncRNA在食管癌中表达失调，表明lncRNA可作为食管癌早期诊断标志物和新的治疗靶点。

2.1 高表达的lncRNA

2.1.1 核富集转录体 1核富集转录体1（nuclear enriched abundant transcript 1，NEAT1）是细胞核旁斑的核心结构成分，已被报道在多种恶性肿瘤，如乳腺癌[14]、宫颈癌[15]、卵巢癌[16]中可作为 ceRNA 发挥致癌作用。Li等[17]研究发现，在ESCC细胞中NEAT1可作为ceRNA，通过与miRNA‐129竞争性结合，下调miRNA‐129的表达，从而导致miRNA‐129的靶基因 C‐末端结合蛋白 2（C‐terminal bind‐ing protein 2，CTBP2）去阻遏，ESCC细胞的侵袭能力增强；NEAT1基因敲除或miRNA‐129过表达可抑制CTBP2对ESCC细胞活力和侵袭能力的增强作用。

2.1.2 同源盒基因转录反义RNA 在食管癌中，同源盒基因转录反义RNA（homeobox transcript anti‐sense intergenic RNA，HOTAIR）的高表达与ESCC患者的生存率下降有关[18]。研究证实，HOTAIR可以促进食管癌细胞增殖、侵袭和迁移。Xu和Zhang[10]的研究发现，HOTAIR可作为 miRNA‐148a的海绵，正调节snail家族转录抑制因子2（snail family transcriptional repressor 2，SNAIL2）的表达，从而促进上皮‐间充质转化（epithelial‐mesenchymal transition，EMT）的发生。同样，Wang等[19]研究表明，HOTAIR可能充当ceRNA，成为miRNA‐130a‐5p的海绵，从而抑制锌指E盒结合同源盒蛋白1（zinc finger E‐box binding homeobox 1，ZEB1）的表达，并促进ESCC中EMT的发生。

2.1.3 浆细胞瘤变体易位 1研究表明，浆细胞瘤变体易位 1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）在ESCC组织中的表达水平明显高于正常对照组织，且能够预测ESCC患者的总体预后。PVT1敲除后可导致miRNA‐203表达上调，同样miRNA‐203的敲除可使PVT1的表达上调；双荧光素酶实验进一步证实，PVT1通过竞争性结合miR‐NA‐203 调节人重组 LIM 和 SH3 蛋白 1（LIM and SH3 protein 1，LASP1）的表达，从而促进ESCC的进展[20]。Shen等[21]研究发现，miRNA‐145过表达或PVT1沉默可抑制ESCC细胞的活力、迁移和侵袭能力，同时还能促进细胞凋亡；PVT1可以与miR‐NA‐145结合并调节其表达，而肌动蛋白结合蛋白1（fascin actin‐bundling protein 1，FSCN1）是 miR‐NA‐145的靶基因，提示下调PVT1的表达可抑制食管癌细胞迁移和侵袭，并可能通过miRNA‐145介导的对FSCN1的抑制作用促进细胞凋亡。

2.1.4 尿路上皮癌相关基因 1尿路上皮癌相关基因 1（urothelial cancer associated 1，UCA1）位于染色体19p13上。据报道，UCA1在肝细胞癌、乳腺癌、结直肠癌和胃癌等多种恶性肿瘤中的表达水平均明显上调，并通过调节雷帕霉素靶蛋白（mechanis‐tic target of rapamycin kinase，MTOR）、Wnt或蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，也称AKT）信号通路促进肿瘤进展[22‐24]。Jiao 等[25]研究发现，UCA1可与miRNA‐204相互作用，降低miRNA‐204与性别决定区相关高迁移率族盒蛋白4（sex‐dertermining re‐gion of Y chromosome related high mobility group box 4，SOX4）的3'‐非翻译区（3'‐untranslated region，3'‐UTR）的结合能力，抑制 miRNA‐204 对SOX4mRNA的降解，促进食管癌细胞的增殖。UCA1可作为ceRNA抑制miRNA‐498的表达，从而使miR‐NA‐498对锌指E盒结合同源盒蛋白2（zinc finger E‐box binding homeobox 2，ZEB2）的作用减弱；在UCA1下调和miRNA‐498上调的裸鼠体内，ZEB2的表达水平明显降低，肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移和集落形成能力以及EMT、肿瘤生长速度和重量均明显降低[26]。

2.1.5 X染色体失活特异转录本X染色体失活特异转录本（X‐inactive specific transcript，XIST）与雌性哺乳动物X染色体失活相关，在食管癌组织和细胞系中高表达，且与食管癌细胞的增殖、凋亡、迁移和侵袭密切相关。Chen等[9]研究发现，XIST在食管癌中的表达上调，可靶向miRNA‐494/周期蛋白依赖性激酶 6（cyclin‐dependent kinase 6，CDK6）轴，并通过Janus激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/信号转导及转录激活蛋白3（signal transducer and activa‐tor of transcription 3，STAT3）信号通路，在食管癌的发生发展中发挥致癌作用。敲除XIST可抑制ES‐CC细胞的增殖、迁移和侵袭，导致miRNA‐101的表达水平升高和zeste基因增强子同源物2（enhanc‐er of zeste homolog 2，EZH2）的表达水平下降；增强EZH2的表达可显著降低XIST基因敲除后的抗增殖活性，这些都提示XIST可能作为miRNA‐101的ceRNA调节EZH2的表达[27]。

2.2 低表达的lncRNA

2.2.1 母系表达基因 3Dong等[28]研究发现，母系表达基因 3（maternally expressed gene 3，MEG3）在ESCC组织和细胞中的表达显著下调，采用甲基转移酶抑制剂处理后，MEG3在ESCC细胞中的表达水平显著升高，提示MEG3是一种抑癌基因，且异常启动子高甲基化是ESCC中MEG3基因沉默的关键。此外，MEG3作为ceRNA可通过竞争性结合miRNA‐9调节上皮钙黏素（E‐cadherin）和叉头框转录因子O1（forkhead box O1，FOXO1）的表达，可作为预测ESCC进展和预后的潜在生物标志物。Ma等[29]研究发现，ESCC细胞中MEG3能够与miRNA‐4261相互作用，抑制重组人Dickkopf相关蛋白2（recombinant human Dickkopf‐related protein 2，DKK2）并阻断Wnt/β‐联蛋白（β‐catenin）信号传导，从而抑制ESCC的发生和发展。

2.2.2 癌症易感性候选基因 2癌症易感性候选基因 2（cancer susceptibility candidate 2，CASC2）位于染色体10q26上。Zhu等[30]研究发现，CASC2在食管癌组织和细胞系中的表达水平明显下降，过表达CASC2可诱导ESCC细胞的DNA损伤，CASC2通过负调节ESCC细胞中miRNA‐181a的表达，抑制AKT信号通路，从而促进顺铂的抗肿瘤活性。

2.2.3 生长抑制特异性基因 5Wang等[31]研究表明，生长抑制特异性基因 5（growth arrest‐specific 5，GAS5）在ESCC组织和细胞系中表达下调，且与miRNA‐196a的高表达有关，双荧光素酶报告分析结果表明miRNA‐196a可与GAS5的第7外显子结合。

3 ceRNA假说的争议及局限性

ceRNA假说的吸引力在于其可能具有解释成千上万个尚未被识别的lncRNA功能的潜力，但是目前对ceRNA假说仍存在疑虑[32]。这些反对论点的核心是，单个miRNA靶基因表达的任何变化都可能只构成靶区丰度的一小部分[33]。使用全转录组方法进行的一些分析认为，生理状态下个体ln‐cRNA表达的变化不足以抑制miRNA的活性[34‐36]。另外，ceRNA调控网络的有效性可能受多个因素的影响，如miRNA丰度和ceRNA丰度的相对水平，以及单个分子的亚细胞定位。因此，虽然有关ceRNA的研究已经取得了一定进展，但仍处于假说验证阶段，仍需要大量的证据证明。

4 小结

基于ceRNA的基因调控是一个正在兴起的研究领域，它将显著提高人们对肿瘤相关分子机制的理解。研究lncRNA作为ceRNA在食管癌中的作用有利于其诊断和治疗，对全面了解食管癌的发生机制具有很大帮助。另有研究发现，ceRNA也存在于其他疾病中，如糖尿病肾病及心血管相关疾病[37‐38]。但是，有关lncRNA作为ceRNA在食管癌中作用的研究尚处于初级阶段，未来的探索可能会为食管癌的诊断和治疗提供更多的潜在生物标志物。