与胃癌侵袭和转移相关的lncRNA研究

季凯月，张天祺，张梦圆，王心宇，张文清，李晓宇

青岛大学附属医院消化内科，山东 青岛 266000

胃癌是我国最常见的恶性肿瘤之一，是全球第三大癌症相关死亡原因[1]。尽管世界范围内胃癌的发病率正在下降，但我国胃癌的发病率仍较高。据统计，我国每年死于胃癌的人数接近世界胃癌死亡人数的一半[2]。尽管近年来我国的内镜医师致力于内镜下早期消化道肿瘤筛查，并初有成效，但由于内镜检查费用高、被检查者痛苦大、我国人口基数大以及幽门螺杆菌感染率高等原因，内镜筛查尚未普及，我国早期胃癌检出率明显低于日韩等国家。目前内镜和活检是诊断胃癌的主要方法，根治性手术切除和放化疗是治疗胃癌的主要方法[3-4]。胃癌的侵袭和转移对胃癌的治疗及预后判断至关重要，但目前缺乏对胃癌侵袭和转移的生物学指标。越来越多的证据表明，长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)作为癌基因或抑癌基因调控基因表达，影响细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡等生命过程，参与人类疾病特别是肿瘤的发生和发展[5]。本文通过梳理近年来与胃癌侵袭和转移有关的lncRNA研究进展，以期为判断胃癌的预后、诊断及治疗提供相应的靶点及标志物。

1 lncRNA概述

lncRNA是指长度超过200个核苷酸的功能性RNA，这些转录本无或只有较低的编码潜能，它们最初被认为是转录噪音，所受关注有限[6]。然而随着研究不断深入发现，lncRNA参与了许多不同的过程，如顺式和反式基因表达调控、染色质修饰复合物的引导、X染色体失活和基因组印记、核分隔、核细胞质运输、RNA剪接和翻译控制[7]。lncRNA可分为正义lncRNA(sense lncRNA)、反义lncRNA(antisense lncRNA)、双向lncRNA(bidirectional lncRNA)、基因内lncRNA(intronic lncRNA)、基因间lncRNA(intergenic lncRNA)等5种类型[8]。lncRNA被发现在多种人类疾病和疾病中存在异常，包括各种类型的癌症[7]。lncRNA的异常可通过破坏细胞的凋亡机制，促使细胞增殖，导致肿瘤的发生，如lincRNA-p21以p53依赖的方式诱导细胞凋亡[9]。此外，lncRNA的异常也可促进细胞的侵袭和转移从而参与肿瘤的发生发展，对于判断预后具有重要意义。lncRNA在肿瘤发生的早期已有改变，而此时的肿瘤体积小，难以被人察觉，如果在此时或更早检测到lncRNA的改变，找到lncRNA的作用机制，进而对肿瘤的临床治疗提供新的靶点，对肿瘤的诊断及治疗有重要意义。已有研究发现，某些lncRNA与蛋白相互作用，因此有学者指出，如能充分研究揭露lncRNA与蛋白质表达之间的调控机制，将有可能为治疗肿瘤等疾病提供新思路。

2 促进胃癌侵袭和转移的lncRNA

2.1 lncRNA-H19lncRNA-H19是长度为3 000 bp的非编码RNA，位于11p15.5号染色体上，在细胞核和细胞质中表达。lncRNA-H19是最早发现的在胚胎中高表达而在出生后却在大多数组织中几乎检测不到的lncRNA之一，作为癌基因参与多种肿瘤如胃癌、乳腺癌、膀胱癌、结直肠癌、头颈部鳞癌和食管癌发生、发展的病理过程[10]。lncRNA-H19在胃癌组织和细胞系中均显著上调，其表达越高提示侵袭性越强、预后越差。与非肿瘤组织相比，原发性胃癌中lncRNA-H19是升高最明显的lncRNA之一，约增加8.91倍。H19的过表达可促进胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭，而H19的沉默则可导致细胞凋亡[11]。研究表明，H19在幽门螺杆菌感染的胃癌组织和细胞中表达上调，幽门螺杆菌感染可促进胃癌细胞的存活、迁移、侵袭和炎症反应，而H19通过激活NF-κB信号通路促进幽门螺杆菌感染的胃癌细胞增殖、迁移和侵袭[12]。此外研究表明，H19的下调在体外抑制了胃癌细胞的增殖、侵袭、迁移和上皮-间质转化，在体内抑制了肿瘤的生长。H19上调抑制miR-223p的表达，进而上调Snail1，促进肿瘤生长和转移[13]。H19还可促进miR-675的表达，从而抑制Runt区域转录因子1(RUNX1)的表达，而miR-675通过下调RUNX1来促进AKT/mTOR通路的激活，促进胃癌的增殖和侵袭[14]。有研究发现，胃癌患者血浆H19水平也明显高于正常对照组，提示血浆H19可作为胃癌诊断，特别是早期肿瘤筛查的潜在生物标志物[15]。以上研究结果表明，H19可能是胃癌患者的一个有希望的治疗靶点，尤其是其早期即可在血浆中检测到，对胃癌的诊断及预后具有重要意义。

2.2 lncRNA-MALAT1转移相关肺腺癌转录物1(MALAT-1)是一个8.5 kb的lncRNA，位于11q13号染色体上[16]。MALAT-1是正常组织中含量最多的lncRNA之一，该lncRNA在哺乳动物物种中高度保守，虽然MALAT-1最初被描述为肺癌转移的预后标志物，但新出现的证据已将该lncRNA与其他癌症联系起来，如乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、胶质瘤和白血病[17]。有研究发现，MALAT1在胃癌组织和细胞中表达上调，MALAT1可促进胃癌细胞的迁移、侵袭、致瘤性、转移和血管生成，降低血管的通透性，其主要通过VE-cadherin/β-catenin复合物、ERK/MMP和FAK/paxillin信号通路发挥作用[18]。此外多项研究发现，白细胞介素-21受体(interleukin-21 receptor，IL-21R)参与多种恶性肿瘤免疫细胞的免疫调节和肿瘤的进展过程，其在胃癌细胞系和组织中的表达明显增加，并与肿瘤大小和淋巴转移相关，是胃癌患者生存期短和复发的独立预后因素。进一步研究发现，MALAT1海绵化吸附miR-125a，抑制其表达，而IL-21R是miR-125a在胃癌中的直接靶点，IL-21R受miR-125a负调控，表达明显上调，从而发挥致瘤作用，促进胃癌的增殖、侵袭[19]。MALAT1可作为胃癌的潜在诊断和预后因素，可能是一种很有前途的胃癌治疗靶点，可通过沉默MALAT1来治疗胃癌，但其有效性和安全性尚不清楚，需要进一步的研究。

2.3 lncRNA-HOTAIRlncRNA-HOTAIR是由Chang的团队发现的一个lncRNA[20]。人类HOTAIR基因位于12号染色体HOXC簇中HOXC11和HOXC12之间的基因间区，它的主转录本是一个2 364 bp的RNA，转录自一个6 449 bp的基因座，由6个外显子组成[21]。研究表明，可抑制恶性肿瘤转移的Runt相关转录因子3(Runx3)在胃癌组织中的表达明显下调。在人胃癌组织中，表达明显升高的lncRNA-HOTAIR与Runx3蛋白表达水平呈负相关。lncRNA-HOTAIR通过增强与Mex-3 RNA结合家族成员B(Mex3b)的相互作用来诱导Runx3泛素化，导致其降解，发挥促进肿瘤侵袭和转移的作用，而敲除lncRNA-HOTAIR或Mex3b可以减少Runx3的降解[22]。miR-126可抑制胃癌细胞的侵袭、增殖和转移，lncRNA-HOTAIR可通过负调控miR-126/CXCR4轴和下游RhoA信号通路促进胃癌的侵袭、增殖和转移[23]。此外，miR-331-3p可抑制胃癌细胞增殖，miR-331-3p与lncRNA-HOTAIR呈负相关，lncRNA-HOTAIR可能通过miR-331-3p，刺激人上皮生长因子受体2(HER2)的表达，从而促进胃癌发生和侵袭[24]。还有研究发现，胃癌组织中，miR-454-3p表达降低，与lncRNA-HOTAIR呈负相关。胃癌组织中lncRNA-HOTAIR可通过抑制miR-454-3p表达，促进STAT3和Cyclin D1蛋白表达来促进胃癌细胞生长和侵袭[25]。与HOTAIR有关的影响胃癌的发生发展的通路很多，如果可以抑制其中的一个靶点，尤其是在早期，对胃癌的治疗及预后具有重要意义。

3 抑制胃癌细胞侵袭和转移的lncRNA

3.1 lncRNA-MEG3母系表达基因3(MEG3)位于人染色体14q32.3的DLK1-MEG3位点上[26]，该基因大小为35 kb，由10个外显子组成[27]，编码约1.6 kb的非编码RNA[28]。MEG3在许多组织中表达丰富，在其发育和生长过程中起重要作用，此外，已有研究证明，MEG3在多种癌症中表达下降[29]。有研究表明，MEG3在胃癌组织和细胞系中表达降低，过表达MEG3可以降低胃癌细胞的增殖和转移。除此之外，研究人员还发现，MEG3过表达也可以增加p53的表达，而MEG3通过调控p53信号通路在胃癌中发挥抑癌基因的作用[30]。也有研究表明，在胃癌组织和细胞中检测到MEG3被高甲基化以减少表达，而无论在体内还是体外，一旦MEG3的表达被恢复或甲基化被抑制，肿瘤的发生发展均会受到抑制。生物信息学分析显示，与正常组织相比，肿瘤组织中miR-181a-5p较正常组织表达上调，肿瘤组织中ATP4B的表达低于正常组织，生物信息学预测MGE3的下调通过上调miR-181a-5p，进而下调ATP4B以抑制胃癌的增殖、侵袭和转移，并促进凋亡[31]。Dan等研究发现，过表达的miR-21可促进细胞增殖和转移，而qRT-PCR结果显示，miR-21是MEG3的靶基因，MEG3可通过抑制miR-21的表达来抑制胃癌细胞的增殖和转移。除此之外，在鼠肿瘤模型实验中，过表达的MEG3也可以通过抑制miR-21的表达来抑制肿瘤在体内的生长和转移[32]。多项研究[31,33]均发现MEG3的甲基化与胃癌的发生发展有关，还有部分研究[31-33]增强了我们对胃癌中miRNAs与lncRNA相互作用的理解，这均可能为胃癌治疗及判断预后提供额外的潜在靶点。

3.2 lncRNA-CASC2lncRNA癌症易感性候选基因2(lncRNA-CASC2)是位于10q26号染色体上的lncRNA[34]，目前发现存在三种选择性剪接的CASC2转录本(CASC2a、CASC2b和CASC2c)，它们共享前三个外显子，但包含不同的下游外显子[35]。lncRNA-CASC2是一种抑癌基因，最初在子宫内膜癌中被发现，在胰腺癌、乳腺癌、结直肠癌等多种癌症中也发现该基因的下调[36]。有研究发现，lncRNA-CASC2在胃癌组织和细胞系中表达明显下调，除可抑制胃癌细胞侵袭以外，还可抑制血管生成，与血管的侵袭转移明显相关[37]。E2F6作为E2F类转录因子家族中的一员，调节细胞周期和细胞分裂，在肿瘤的发展中起促进作用。E2F6在胃癌组织和细胞系中显著上调，并通过抑制lncRNA-CASC2的表达来促进胃癌细胞的侵袭，提示E2F6/lncRNA-CASC2轴是胃癌进展的另一个调控因素[38]。虽然CASC2在胃癌中的研究较少，但其可以抑制血管生成，与血管的侵袭转移明显相关，在胃癌的进展中发挥重要作用，因此也是一个重要靶点。

3.3 lncRNA-GAS5lncRNA生长停滞特异性转录本5(lncRNA-GAS5)位于1q25号染色体，被认为是胰腺癌、结肠癌、肾癌、骨肉瘤、非小细胞肺癌等多种癌症的抑癌基因[39-44]。研究发现，lncRNA-GAS5在胃癌组织和细胞系中表达明显降低，并在胃癌的进展中起抑癌作用。lncRNA-GAS5不仅抑制胃癌细胞的侵袭和迁移，而且其表达与肿瘤体积、淋巴结转移、TNM分期密切相关，其低表达也与胃癌预后不良密切相关。进一步研究发现，lncRNA-GAS5对胃癌细胞迁移和侵袭的抑制作用依赖于p53通路，胃癌组织中p53的mRNA和蛋白水平均降低。胃癌细胞中过表达lncRNA-GAS5时，lncRNA-GAS5可通过外显子12与p53的相互作用，延长p53蛋白在胃癌中的半衰期，进而发挥抑癌基因的作用[45]。在胃癌组织和细胞系中，miR-106a-5p水平升高，当过表达lncRNA-GAS5时，可通过Akt/mTOR途径海绵化吸附miR-106a-5p，抑制胃癌细胞增殖、侵袭、迁移和肿瘤生长，并促进细胞凋亡[46]。还有研究发现，在胃癌中miR-21高表达，研究人员通过进一步研究发现miR-21是lncRNA-GAS5的潜在靶标，低表达的lncRNA-GAS5通过靶向上调miR-21表达来促进胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭[47]。综上，GAS5在胃癌发生发展过程中的多条通路中发挥作用，阻断任何一个靶点或GAS5上调均有可能抑制胃癌的发生发展，是一个相当有前景的作用靶点。

4 lncRNA可作为胃癌诊断、治疗和预后的标志物

近年来，随着研究的不断深入，lncRNA逐渐受到重视。lncRNA在胃癌等多种肿瘤的早期，患者还无症状及影像学改变时已有改变，部分早期即可在血浆中检测到变化，在胃癌的筛查及早期诊断中具有重要意义。lncRNA在胃癌等多种恶性肿瘤的发展过程中发挥重要作用，不仅对肿瘤细胞的侵袭和转移有重要影响，在肿瘤细胞的生长、凋亡等方面也发挥重要作用。部分lncRNA可以抑制胃癌的发展，抑制肿瘤细胞的侵袭、生长和迁移，促进肿瘤细胞凋亡，在肿瘤组织中表达下调；部分lncRNA可以促进胃癌的发展，促进肿瘤细胞的侵袭、生长和迁移，抑制肿瘤细胞凋亡，在肿瘤组织中表达上调。我们下载肿瘤基因组图谱(The Cancer Genome Atlas，TCGA)中胃癌组织及正常胃黏膜组织信息，利用R语言软件进行统计分析发现，lncRNA PVT1在胃癌组织中表达明显高于正常癌旁组织，我们进一步进行组织实验和细胞实验验证，实验结果表明，lncRNA PVT1在胃癌组织及胃癌细胞系中表达明显高于正常组织及正常胃黏膜细胞，敲低lncRNA PVT1可以抑制胃癌细胞的增殖、侵袭和迁移，并抑制细胞凋亡及EMT相关蛋白表达。在胃癌的发生发展过程中，侵袭和转移对于肿瘤的预后有重要影响，因此，与侵袭和转移相关的lncRNA对于胃癌的诊疗及预后具有重要作用，lncRNA可作为胃癌预后的标志物，指导临床诊疗。lncRNA还在胃癌的发生发展的多条通路中发挥作用，因此，敲低或过表达某个lncRNA或阻断其中一个靶点即有可能遏制胃癌的发生发展，可能用来治疗胃癌。但目前对于lncRNA的研究仍处于早期阶段，lncRNA在胃癌中仍需要深入研究。