长链非编码RNA MALAT1在肝细胞癌发生发展中的作用

孙永康， 颜学波， 朱泽民， 申鼎成， 谢智钦， 赵志坚， 唐才喜

中南大学湘雅医学院附属株洲医院 肝胆胰脾外科， 湖南 株洲 412007

肝细胞癌(HCC)是消化系统常见的恶性肿瘤，已成为全球癌症相关死亡的第二大原因[1]。据国家癌症中心统计，HCC在我国癌症发病率中排第4位，在癌症相关死亡率中排第2位，每年约40万患者因HCC死亡[2]。目前，外科治疗仍是HCC患者获得长期生存的重要手段，尽管外科技术和全身系统治疗在近年来取得了很大的进展，但是HCC患者的5年生存率仍然很低[3]。HCC发病机制复杂，常涉及多靶点、多个信号途径。近年来研究[1,3-5]表明，肺腺癌转移相关转录子1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)在HCC的发生机制中起着重要作用。MALAT1作为长链非编码RNA(lncRNA)家族成员之一，区别于多数lncRNA，其广泛表达于哺乳动物并在进化上保守[1,3]。该基因最初在研究肺癌转移中筛选鉴定而得名，是最早发现与人类疾病相关的lncRNA之一，广泛参与细胞凋亡、生长、分化、表观遗传调控、转录调控和转录后基因调控等生物学过程，提示其可能在肿瘤的发生发展和转移中发挥作用，但是缺乏有意义的开放性编码框，不能在体外翻译出相应蛋白质[1，3-4]。近年研究[1，4-6]发现，MALAT1在HCC中过表达，其作为天然的microRNA(miRNA)“分子海绵”，在HCC细胞的分化、增殖、凋亡和迁移中起着关键作用，有望成为HCC的分子诊断标志物和潜在治疗靶点。因此，探讨MALAT1参与HCC增殖、凋亡、侵袭、转移的机制，以及早期诊断价值和靶点治疗的研究，对于提高HCC的诊断和治疗成功率至关重要。

1 lncRNA MALAT1的研究现状

MALAT1，又称核富集转录产物2，在哺乳动物中高度保守，是最早被认定在癌症中起作用的lncRNA之一[7]。MALAT1长度约8.5 kb，位于染色体11q13上，最早于2003年研究早期非小细胞肺癌时发现，因其在预测早期非小细胞肺癌转移和生存方面具有临床意义而被命名[8]。作为重要的lncRNA成员，近年来，MALAT1被广泛研究[8-9]，其在肿瘤的发生发展、耐药和临床预后中发挥作用，参与MAPK/ERK、PI3K/AKT、Wnt/β-catenin以及NF-κB等多种分子信号通路的调控，从而导致细胞增殖、细胞死亡、细胞周期、迁移、侵袭、免疫、血管生成和致瘤性的改变，而且MALAT1能作为竞争性内源RNA，充当分子“海绵”，从而改变miRNA的表达及功能，促进肿瘤的发生发展。同时，MALAT1还与临床病理特征有关，包括肿瘤位置、肿瘤大小、分化程度和肿瘤分期等[10]。此外，近年来越来越多的证据[5,9]表明，MALAT1在HCC中呈高水平表达，并且其在肿瘤组织和体液中的异常表达，可作为肿瘤诊断和预后的生物标志物。然而，MALAT1基因的相关研究存在一些争议。有研究[11]发现MALAT1能发挥正常的生理功能，如在突触形成、骨骼肌生成和血管生长等方面；但也有研究[8]认为MALAT1对生长发育是非必要的，其缺失对生理功能没有影响，可能在成年期对邻近基因的表达起顺式调控作用。因此，通过该基因的简单沉默或过表达，使之成为HCC的治疗靶点较为复杂。综上，MALAT1在病理生理学方面具有重要作用，尤其是在肿瘤的发生发展和治疗过程中，可能是通过多种分子途径介导，与其他RNA、蛋白质和DNA发挥相互作用。

2 MALAT1在HCC中的表达功能

多项研究[5,12-13]证实，MALAT1在HCC组织和HCC细胞系中的表达显著增高，具有促进HCC增殖转移、抑制HCC细胞凋亡以及充当癌基因的作用；反之，沉默MALAT1可降低HCC细胞增殖活性、抑制HCC细胞侵袭和迁移、诱导HCC细胞凋亡[6]。Huang等[14]研究发现MALAT1上游含有5个特异性蛋白1/3(Sp1/3)结合位点，HCC细胞中Sp1和Sp3联合调控能促进MALAT1表达。另有研究[15]表明Yes相关蛋白(YAP)在转录和转录后水平上调MALAT1的表达，而富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子1(SRSF1)起到相反作用，YAP过表达能削弱SRSF1在核内滞留，故而两者相互抑制，共同维持HCC细胞MALAT1表达。韩树坤等[5]对85例HCC标本及癌旁组织进行qRT-PCR检测，发现HCC组织中MALAT1的表达较癌旁组织明显增高；进一步细胞实验发现，HCC细胞中过表达MALAT1后，其增殖活性和侵袭能力显著增强。Li等[16]建立了小鼠2/3肝部分切除模型，发现MALAT1能调节肝脏再生功能，在体外可通过刺激细胞周期从G1期进入S期并抑制凋亡促进肝细胞增殖，P53是其关键上游调节因子，通过抑制Axin1和APC的表达来激活Wnt/β-catenin通路，进而促进细胞周期蛋白D1的表达。随着MALAT1在HCC中研究的不断深入，已被证实其在HCC中高表达，并能促进HCC细胞的增殖侵袭，但对MALAT1在HCC发生发展及侵袭转移中作用机制的认识还需不断深入研究[17]。

3 MALAT1在HCC发生发展中的作用机制

HCC在其多步骤的发生发展过程中有几个明显的特征，包括维持细胞增殖、抵抗细胞死亡、诱导血管生成、激活侵袭和转移、逃避免疫破坏以及增加化疗耐药性[6]。越来越多的研究证实，MALAT1是调节相关信号通路驱动这些特征的重要因素之一。现归纳总结研究中MALAT1参与调节这些特征的相关机制如下。

3.1 MALAT1促进/抑制HCC的增殖/凋亡 HCC细胞增殖过快和凋亡减慢是导致肿瘤迅速进展的主要原因之一。MALAT1可通过多个途径在HCC细胞增殖和凋亡中发挥作用，MALAT1上调促进癌细胞增殖，而MALAT1下调促进癌细胞凋亡和自噬。Malakar等[18]发现HCC细胞中高表达的MALAT1能诱导致癌剪切因子SRSF1上调，并激活mTOR通路，从而促进HCC细胞的增殖和存活能力。Peng等[6]发现MALAT1和miR-146a在HCC组织中呈负相关，miR-146a和PI3K在HCC组织中的表达亦呈负相关，MALAT1可能通过海绵吸附miR-146a来调控HCC细胞的增殖、凋亡和自噬，而miR-146a下调能靶向上调PI3K，继而影响下游Akt和mTOR的磷酸化，从而通过靶向PI3K/Akt/mTOR信号轴来抑制HCC细胞的凋亡和自噬。Zhao等[1]研究证实miR-200a能抑制HCC细胞增殖，缺氧是许多实体肿瘤的共同特征，在缺氧条件下的体外HCC细胞中发现MALAT1通过“海绵”作用负向调控miR-200a表达以促进HCC细胞增殖，但参与其调控的潜在分子机制有待进一步研究。miR-142-3p通过靶向SMAD5抑制HCC细胞增殖并促进细胞凋亡，Yu等[9]发现MALAT1能作为miR-142-3p的竞争性内源RNA，负向调控miR-142-3p来促进HCC细胞增殖并抑制细胞凋亡。Liu等[19]研究结果表明MALAT1充当分子海绵来吸收miR-195，使miR-195不再抑制下游靶点EGFR，EGFR过表达激活PI3K/AKT和JAK/STAT通路，从而促进HCC细胞的生长活性。Chen等[20]研究发现MALAT1可通过海绵化miR-143-3p来调节ZEB1的表达，从而促进HCC细胞的增殖。由此可知，MALAT1上调或下调与HCC细胞的增殖凋亡密切相关。其中，MALAT1充当分子海绵调节miRNA来影响下游因子的信号通路在促进HCC细胞增殖和抑制凋亡中起到重要作用。

3.2 MALAT1促进HCC的侵袭和转移 HCC的转移是患者预后不良的重要原因之一。多个研究证实，MALAT1可通过多种信号通路促进HCC的侵袭和转移。乙型肝炎病毒X蛋白(HBx)参与HCC的发生发展，Hou等[21]研究结果表明MALAT1能激活LTBP3，HBx也可上调LTBP3的表达，LTBP3是一种促进癌细胞扩散的特定蛋白，从而促进HCC的扩散转移。Li等[22]研究发现YAP1作为HCC抗血管生成靶点，在血管内皮细胞中抑制YAP1能有效减少血管增殖，随着YAP1的抑制和耗竭，导致包含MALAT1的外泌体释放入肿瘤微环境，外泌体将MALAT1从胞外转移至HCC细胞，激活ERK1/2信号转导通路，促进MMP2和MMP9的表达，从而促进肿瘤的侵袭和转移。Chen等[3]研究证实，SNAI1作为上皮-间充质转化中的关键转录因子，也是miR-22的直接靶点，MALAT1可海绵吸附miR-22，并能促进zeste同源蛋白2增强子在miR-22启动子区域富集而抑制miR-22的转录，从而正向调节SNAI1的表达，促成HCC细胞通过上皮-间充质转化获得间充质特性来发生侵袭和远处转移。Yu等[9]研究发现MALAT1能作为“海绵分子”，通过MALAT1/miR-142-3p/SMAD5轴促进HCC细胞的侵袭和迁移。Liu等[23]研究显示，致瘤转录因子FOXM1是miR-125a-3p的靶点，miR-125a-3p可抑制其在HCC中的表达，MALAT1可作为miR-125a-3p的分子海绵，从而正向调控FOXM1表达，促进HCC的侵袭和迁移。Cui等[24]通过体外HCC细胞实验证明，miR-124-3p上调能抑制下游靶点Slug的mRNA和蛋白的表达，从而抑制HCC的侵袭和转移，而MALAT1作为内源性海绵抑制miR-124-3p与其靶基因Slug结合，从而增加Slug的表达，促进HCC的侵袭和转移。Pan等[25]研究结果表明MALAT1可以作为竞争性内源RNA与下游靶点miR-30a-5p结合，从而调节波形蛋白表达，促进HCC的侵袭和转移。Li等[26]研究结果显示，miR146b-5p通过靶向TNF受体相关因子6介导的Akt磷酸化来抑制HCC的生长和转移，MALAT1作为miR-146b-5p的分子海绵下调其在HCC中的表达，从而促进HCC的生长和转移。Hou等[27]研究发现MALAT1通过竞争性结合miR-204，减少miR-204对SIRT1的抑制作用，从而促进SIRT1对HCC的侵袭和转移过程。Chen等[20]研究发现MALAT1能通过海绵化miR-143-3p来调节ZEB1的表达，从而促进HCC细胞的侵袭。

3.3 MALAT1促进血管生成和免疫抑制 活跃的肿瘤内血管生成与HCC的侵袭和转移密切相关，肿瘤细胞逃避免疫监视同样影响转移过程[28]。近年研究[28]报道MALAT1能调控血管生成和免疫反应。在HCC患者、异种小鼠模型和HCC细胞系的研究[29]中发现，miR-3064-5p通过抑制FOXA1/CD24/Src通路发挥抗血管生成作用，然而MALAT1通过海绵吸附miR-3064-5p发挥竞争性内源RNA的作用，减轻对FOXA1通路的抑制作用，从而促成HCC血管生成。Hou等[28]研究证实miR-140是MALAT1的重要下游靶点，miR-140能靶向抑制VEGF-A和M2巨噬细胞极化的表达，从而抑制血管生成和免疫抑制特性，而MALAT1可作为分子海绵并竞争性与miR-140结合，抑制miR-140的调控作用，从而促进HCC细胞的血管生成和免疫抑制。

3.4 MALAT1调控HCC的其他机制 (1)MALAT1促进HCC糖酵解。有氧糖酵解(即Warburg效应)是肿瘤细胞逃避正常细胞凋亡，促进增殖和迁移能力的标志，不仅能为肿瘤细胞提供物质基础，而且能为肿瘤细胞营造酸性微环境[30]。Malakar等[7]研究发现MALAT1通过上调剪切因子SRSF1和激活mTORC1-4EBP1轴，来增强代谢转录因子TCF7L2的翻译，从而上调糖酵解基因的表达，促进糖酵解，抑制糖异生，从而促进HCC的发展。(2)MALAT1促进炎症相关HCC进展。Huang等[31]研究揭示MALAT1通过募集染色质重塑亚基BRG1到炎症因子IL-6和CXCL8的启动子区域，从而促使NF-κB诱导这些炎症因子的分泌，进而促进炎症相关HCC进展。(3)MALAT1促进HCC干细胞特性。肿瘤干细胞(cancer stem cell, CSC)具有自我更新和分化的特性，被认为是肿瘤发生发展和转移的“种子”，CSC比例越高，肿瘤侵袭性越强[32]。He等[4]发现HBx蛋白通过依赖PI3K/Akt信号通路，能诱导HCC产生CSC，其具体机制是MALAT1通过竞争性内源RNA作用，使miR-124不能抑制PI3K/Akt信号通路，从而诱导CSC特性，最终促进HBV相关性HCC的发生。Chen等[32]报道由lncRNA MALAT1反向剪切而产生的circ-MALAT1在核糖体中起“刹车”作用，通过与核糖体和mRNA形成三元复合物，从而阻止PAX5 mRNA的翻译并促进CSC的自我更新；同时，circ-MALAT1还可以作为miR-6887-3p的海绵来增强JAK2的磷酸化水平，从而激活JAK2/STAT3信号通路并促进CSC的自我更新。

4 MALAT1在HCC中的临床意义

4.1 MALAT1在HCC诊断和预后中的价值 一项Meta分析[33]表明MALAT1可能是亚洲人群消化系统恶性肿瘤的潜在预后因子，其过表达是HCC患者总体生存不良的预后因素。Toraih等[34]通过检测HCC患者血液循环中MALAT1的表达谱，并与正常组和肝硬化组比较，发现MALAT1联合AFP作为非侵袭性生物标志物能提高对HCC的诊断准确性。同时，MALAT1不仅能作为HCC诊断标志物，而且还是预测肝移植术后HCC复发的重要生物标志物。由于传统检测方法仍有不足，Liu等[35]研发出一种基于不同优势纳米材料的电化学生物传感器，用于检测血清中MALAT1含量，该检测方法具有成本低、稳定性好、灵敏度高、可重复性等优点。另外，MALAT1在HCC发生发展中的作用与临床病理参数密切相关，相关研究[5,22]结果表明MALAT1在低分化、TNM高分期、淋巴结转移以及门静脉浸润HCC患者中表达升高，提示MALAT1的表达与HCC进展密切相关。此外，MALAT1的表达情况与HCC手术预后、肝移植术后复发相关。刘兴强等[36]对HCC行肝切除患者进行生存分析发现，MALAT1高表达组的1、3、5年术后累积生存率明显低于MALAT1低表达组，MALAT1高表达是影响HCC患者术后生存率的独立危险因素。Lai等[12]对HCC行肝移植患者的研究发现，MALAT1高表达与接受肝移植的HCC患者的无疾病生存期缩短有关，是肝移植术后HCC复发的独立预后因素，在超米兰标准和肿瘤直径>5 cm的移植患者中，MALAT1高表达者的无复发生存期明显缩短，表明MALAT1对肝移植术前筛选晚期HCC患者具有临床指导意义，沉默MALAT1活性有望成为预防肝移植术后肿瘤复发的一种潜在的抗癌治疗方法。

4.2 MALAT1促进HCC耐药 MALAT1可参与HCC中索拉非尼的耐药性，其在索拉非尼耐药的HCC细胞中表达明显增高。Fan等[17]探究其耐药机制，发现miR-140-5p/Aurora-A信号轴参与了MALAT1介导的索拉非尼耐药及HCC细胞的生物学过程，MALAT1通过海绵化miR-140-5p上调Aurora-A的表达，从而促进HCC细胞对索拉非尼的耐药性，同时发现MALAT1上调与不良生存结局密切相关，这一发现表明MALAT1可能成为HCC患者抗索拉非尼耐药的新靶点。另外，抑制MALAT1可使HCC细胞对5-FU增敏，Ji等[37]研究发现5-FU孵育的MALAT1基因敲除细胞中，IKKα/NF-κB通路受到抑制可显著增加HCC细胞凋亡和降低HCC细胞活力，同时也在裸鼠移植模型中证实，沉默MALAT1的HepG2细胞通过抑制肿瘤细胞增殖和诱导凋亡来增强对5-FU的敏感性。此外，Yuan等[38]研究发现，HIF-2α-MALAT1-miR-216b轴通过调节自噬来调控HCC细胞的多重耐药，其机制是HCC细胞在缺氧状态下HIF-2α上调能诱导MALAT1的表达，MALAT1通过分子海绵作用下调miR-216b，miR-216b的下调会增强自噬，故而产生多重耐药。另外，Chang等[39]研究表明MALAT1/Wnt信号轴是一个新的有前途的分子治疗靶点，可抑制Wnt/β-catenin的异常激活，抑制HCC干细胞富集，同时可消除癌性肝细胞的转移和克隆。

5 结语

MALAT1作为lncRNA的家族成员之一，是一种重要的肿瘤发生发展中的调节因子。已证实MALAT1在HCC中表达上调，可以促进HCC细胞增殖，抑制细胞凋亡，因此，是一个很好的治疗干预候选靶点。尽管目前MALAT1促进HCC发生发展作用机制的研究较多，但仍存在一些不足之处：(1)HCC中MALAT1的改变是否有触发因素；(2)MALAT1的靶点治疗对生理功能是否有影响；(3)MALAT1与其他分子途径和相互作用网络的机制研究仍需深入探讨。因此，未来进一步发现干预MALAT1功能表达的其他RNA、蛋白质及DNA，构建完整的MALAT1相互作用网络机制，将为深入了解HCC发生机制和未来应用于临床靶点治疗奠定基础。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：孙永康、颜学波负责文献收集，撰写论文；朱泽民、申鼎成、谢智钦参与修改论文；赵志坚、唐才喜负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。