长链非编码RNA HIF1A-AS1的研究现状与进展

肖 宁 ，林玮键，龙永福

（1.桂林医学院第二附属医院泌尿外科，广西 桂林 541199；2.邵阳市中心医院尿控学研究室，湖南 邵阳 422000）

随着高通量检测方法的快速发展，大量非编码RNA被发现，其中70%的非编码RNA被认为是长链非编码RNA（LncRNAs），其表达水平较低，但是与众多生理功能相关[1]。虽然LncRNAs不编码蛋白质，但LncRNAs在许多疾病发生和进展的生物过程中发挥重要的调节作用。LncRNAHIF1A-AS1是一种自然反义RNA，位于人14号染色体低氧诱导因子-1α（HIF-1α）的反义链上，其成熟体长度为652 nt，它与其相应正义RNA的部分序列存在互补关系，可能通过多种机制发挥调控正义RNA的表达[2]。近年来，越来越多的研究提示HIF1A-AS1不仅参与恶性肿瘤的发生、发展过程，而且与一些器官组织的纤维化相关，有望成为相关治疗的新靶点。本研究现就LncRNA HIF1A-AS1的研究现状与进展进行综述。

1 LncRNAs的定义和生物学功能

随着各项研究的深入，发现LncRNAs参与了细胞分化和生长，包括癌症在内的许多疾病的发病过程。根据LncRNAs与蛋白质编码基因在基因组中的相对位置，可分为正义LncRNA、反义LncRNA、双向LncRNA、内含子LncRNA、基因间LncRNA及增强子LncRNA[3]。目前为止，已发现LncRNAs在表观遗传、转录及转录后水平调控基因表达方面发挥重要作用。首先，LncRNAs通过染色质修饰与重塑、组蛋白修饰及核小体定位改变在基因表达调控中起着至关重要的作用，在调节染色体重塑的机制中，SWI/SNF复合物是由多个亚基组成的染色体重组复合物，该复合物能驱动核小体定位的改变，LncRNAs可以与SWI/SNF复合物相互作用，改变染色体结构，调节基因表达；此外，LncRNAs还通过影响S-腺苷同型半胱氨酸水解酶的DNA甲基化、生长停滞、DNA损伤诱导的α-DNA去甲基化DNA损伤诱导基因45A（GADD45A）以及组蛋白与去乙酰化酶6（SIRT6）的乙酰化来调节染色质的重塑。许多LncRNA通过与多硫抑制复合物2（PRC2）相互作用来调节组蛋白甲基化，从而改变染色体的结构和功能[4]。

2 HIF1A-AS1的发现过程

ZHU等[5]在肾非乳头状细胞癌中发现缺氧诱导因子-1α-反义链1（HIF1A-AS1）较癌旁组织明显升高，通过逆转录-多聚酶链反应（RT-PCR）发现其编码与HIF-1α信使3'-非编码区（3′ UTR）在正常和低氧环境中的肾癌细胞系肾细胞癌22（RCC22）中均处于高表达状态，逐渐降低氧浓度也难以显著提高其在RCC22中的表达，但是其在淋巴细胞系、肝癌细胞系及卵巢癌细胞系的表达存在差异。在正常成人组织中存在HIF1A-AS1表达，且胎儿表达更高，同时，在龋齿动物中也发现不同组织中（比目鱼肌、心脏、大脑）HIF1A-AS1的不同表达，由于其在哺乳动物转录的保守性，提示HIF1A-AS1在不同生理和病理发展过程中发挥着重要作用[6]。但仅提示HIF1A-AS1在肾癌组织与部分胚胎组织的表达异常，对于其功能的研究尚不充分。

3 HIF1A-AS1与其正义RNAHIF-1α

HIF1A-AS1与其正义RNAHIF-1α之间可能也存在相关调控，在正常胎儿和成人组织中的HIF1A-AS1中发现一些低氧反应元件，可以诱导其低氧时表达升高，可能促进HIF-1α的降解；因此，HIF1A-AS1/HIF-1α在正常情况下可能是一个负反馈通路[7]。ACYA等[8]分别利用在氧应激（2% H2O2）及正常环境下单独培养心脏内皮细胞（ECs）、联合培养ECs和心肌细胞（CMs）所产生的培养基质，观察CMs在不同培养基质和不同氧应激环境下的生存率和相关因子变化，模拟心肌缺血再灌注损伤后CMs的相关保护机制。他们发现HIF-1α是氧应激下ECs对CMs的保护因子，而HIF1A-AS1却呈现出相反效应，但是该效应可以被ECs和CMs共同培养的相互作用所抵消，因此，HIF1A-AS1可能是HIF-1α在氧应激下的一种调控方式，但是具体机制并未明确。GONG等[9]研究HIF-1α在牙周膜成纤维细胞（PDLCs）中对成骨分化的作用，发现HIF-1α、HIF1A-AS1及缺氧诱导因子-1α-反义链2（HIF1A-AS2）在低氧（2% O2）环境高表达，而通过小分子RNA干扰（siRNA）抑制HIF-1α可下调HIF1A-AS1和HIF1A-AS2在牙周膜细胞（PDLCs）的表达，但是只有抑制HIF1AAS2才能增加HIF-1α的表达，提示在PDLCs中HIF-1α可以正性调控HIF1A-AS1和HIF1A-AS2，只有HIF1AAS2对HIF-1α有负反馈调控。

4 HIF1A-AS1在各种疾病中的相关研究进展

4.1 HIF1A-AS1与肿瘤疾病近年来，随着LncRNAs作为潜在的非侵入性肿瘤检测生物标志物研究的不断深入，发现LncRNAs对预测肿瘤患者复发具有一定的价值，相关研究表明HIF1A-AS1与多种肿瘤的临床分期与预后相关[10]。高表达HIF1A-AS1的副神经节瘤患者术后转移率更高，其可能作为患者术后效果的预测指标。CAYER等[11]检测非转移乳腺癌患者的HIF-1α、HIF1A-AS1及sHIF-1α的表达，发现HIF1A-AS1作为预后指标比HIF-1α更好，HIF1A-AS1可能在转录后水平负性调控HIF-1αmRNA，但是sHIF-1α表达却随HIF1A-AS1的增加而升高。TANTAI等[12]发现32例非小细胞肺癌（NSCLC）患者中癌组织和血液的HIF1A-AS1和另一种长链非编码核糖核酸X染色体失活特异性转录本基因（LncRNAXIST）都呈高表达，治疗后两者表达均显著降低，HIF1A-AS1的ROC曲线下面积（AUC）为0.876，XIST为0.834，两者结合为0.931，提示HIF1A-AS1为NSCLC有价值的预测指标。QING等[13]对比151名结直肠癌（CRC）患者和160名健康对照组，发现CRC患者血清中HIF1A-AS1表达明显升高，其鉴别CRC的ROC曲线下AUC为0.96，其表达升高患者5年生存率仅为32.89%，而表达降低者为76.00%，通Kaplan-Meier和多因素Cox回归分析均提示HIF1A-AS1是CRC患者有效的预后指标。

QIU等[14]学者发现40例卵巢癌（EOC）组织中HIF1A-AS1的mRNA较28例对照组表达增加，其中28例晚期EOC的表达较12例早期EOC更高；低氧环境（1% O2）培养EOC细胞系SKOV3和HO89，细胞中HIF1A-AS1表达增加，在培养2 h后最为明显，然后逐渐降低；通过慢病毒抑制HIF1A-AS1表达，可以通过下调Bcl-2，上调Bax、含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶7（Caspase-7）和含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶9（Caspase-9）在低氧环境下促进细胞凋亡和抑制增殖，在小鼠SKOV3细胞移植瘤上也证实了HIF1A-AS1的促癌效应。口腔黏膜下纤维化（OSF）是口腔癌前病变，WANG等[15]发现口腔癌患者的HIF1A-AS1mRNA表达较正常者增高，槟榔碱可以导致HIF1A-AS1在BMFs的表达升高，通过PLV-RNAi下调HIF1A-AS1表达，可以抑制由于槟榔碱诱导的BMFs的转移能力增强，可能抑制其向fBMFs的转化。提示HIF1A-AS1参与多种恶性肿瘤的发生、发展过程，与许多促肿瘤因子存在相关调控，是潜在的预后指标和治疗靶点，有望成为潜在的诊断和评估预后的新的分子标志物，对临床诊断和治疗存在一定的实用价值，但是对于具体分子通路、功能学研究以及临床应用研究尚有欠缺。

4.2 HIF1A-AS1与非肿瘤疾病在以往的研究中发现HIF1A-AS1参与肝纤维化、动脉瘤和粥样硬化形成机制，以及与心肌缺血再灌注保护等方面有关。ZHAO等[16]发现在胸腹主动脉瘤（TAA）患者血清中HIF1AAS1表达较正常者增高6倍，通过siRNA抑制HIF1AAS1可以通过增加Bcl-2和抑制含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶3（Caspase-3）、含半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶8（Caspase-8）的表达逆转棕榈酸诱导的血管平滑肌细胞（VSMCs）凋亡。而在颅内血管瘤（ICA）中，发现ICA患者血液中HIF1A-AS1表达高于正常对照组，其诊断ICA的ROC曲线下AUC为0.880，可以通过上调转化生长因子-β（TGF-β）抑制VSMCs增殖，从而参与ICA的发生。

肝星状细胞（HSGs）在肝纤维化中起着关键作用，通过siRNA抑制HIF1A-AS1可以促进HSGs增殖和抑制其凋亡。此外，在与肝纤维化和慢性肝功能衰竭相关的Kupffer细胞（KCs）中，相关研究发现下调HIF1A-AS1可明显抑制由肿瘤坏死因子-α（TNF-α）所致的KCs凋亡[17]。研究发现在65名粥样硬化（AS）患者血浆中HIF1A-AS1表达高于68名健康者，与目前常见的AS外泌体标记物CD9、CD63及TSG101相关性高（r = 0.875，均P＜0.05），其诊断AS的ROC曲线下AUC为0.823，认为HIF1A-AS1是AS的潜在生物标记物[18]。XUE等[19]构建大鼠心肌缺血再灌注模式，发现HIF1A-AS1可以作为内源竞争RNA（ceRNA）结合miRNA-204，因此抑制HIF1A-AS1可以通过促进miRNA-204和抑制SOCS2表达，减轻心肌缺血再灌注后心室重构，保护心肌功能。HIF1A-AS1参与器官组织纤维化的具体机制并未明确，多种促纤维化因子参与其中，深入研究HIF1A-AS1与纤维化疾病发生、发展的关系，有助于纤维化疾病的早期诊断、预后分析与靶向治疗。

5 小结

利用测序技术研究LncRNAs在疾病诊断、治疗及预后中的作用引起人们的高度重视。LncRNAs可能主要通过其异常表达导致疾病发生，并可能与肿瘤的发生、发展及转移有关，从而增加癌症相关疾病的死亡率。HIF1A-AS1不仅参与血管与脏器纤维化进程，还在肿瘤发生、发展中发挥重要作用，但是相较其他非编码RNA的研究而言却显薄弱，其功能和相关通路仍未明晰。随着生物信息学分析、RNApulldown、RNAEMSA、RNARIP及CHIP等技术成熟，HIF1A-AS1与相关RNA、DNA及蛋白的相互作用机制愈加清晰，将有助于HIF1A-AS1在肿瘤与纤维化疾病的相关通路及功能调控研究，明确其在相关疾病中的具体作用，使其有望成为新的诊断、预后指标及治疗靶点，为疾病的诊断、治疗及预后评估提供新方向。