LncRNA在调控结直肠癌上皮间质转化中的机制研究

刘林，杜新祝 综述 赵逵 审校

遵义医科大学附属医院消化内科，贵州 遵义 563000

结直肠癌是消化系统中最常见的恶性肿瘤之一，据全球各国癌症发病、死亡和患病数据的统计，我国结直肠癌发病率居恶性肿瘤发病率的第3 位，死亡率居第5位[1]，且发病率及致死率呈逐年上升。结直肠癌的治疗目前仍以手术为主，但术后的复发及转移是致使患者死亡的主要因素，而上皮间质转化(EMT)则是结直肠癌发生转移的必要条件。EMT 是上皮细胞改变其原始形态及结构，并被具有侵袭性的间充质表型取代的过程，该过程可促使肿瘤细胞增强其侵袭、转移及抗凋亡能力[2]。EMT作为结直肠癌转移过程中不可或缺的环节，其激活受到多种基因表达变化的调控。开始被学者们认为是转录“噪音”的长链非编码RNA(LncRNA)，随着基因组测序技术的日益进步，近年来被发现可在表观遗传、转录后、翻译及翻译后水平上调控肿瘤相关基因的表达[3-4]。最为重要的是LncRNA可作为癌细胞EMT过程的重要调节器，其失调将促进肿瘤细胞的多种恶性生物学行为。但LncRNA是如何参与结直肠癌的EMT过程，其具体机制还知之甚少，本文主要从不同的作用机制介绍与结直肠癌EMT相关的LncRNA，以期为结直肠癌的防治提供不同的治疗靶点。

1 与ceRNA机制相关的LncRNA

1.1 LncRNA UICLM UICLM 是结直肠癌肝转移中表达上调最明显的LncRNA，CHEN等[5]通过体外实验敲除结直肠癌细胞的UICLM 基因，发现结直肠癌细胞的增殖、侵袭、干细胞形成及EMT 受到了明显抑制，且通过小鼠体内成瘤实验也证实了UICLM 可抑制结直肠癌的生长和肝转移。进一步机制研究发现，UICLM 可充当ceRNA，通过靶向miR-215 来增强下游靶基因ZEB2 的表达，进而促进结直肠癌细胞的EMT过程，该研究是第一个系统评价LncRNA在结直肠癌肝转移中作用的研究。

1.2 LncRNA XIST XIST 由 染 色 体Xq13.2 转录产生，在调节X 染色体失活中起重要调节作用，其异常表达与结直肠癌的发生发展密切相关，且XIST高表达往往提示预后不良。研究发现XIST可通过竞争miR-200b-3p使ZEB1表达上调，从而促进结直肠癌EMT，加速肿瘤细胞的转移[6]。而LIU 等[7]也证实了XIST 可诱导结直肠癌的EMT 过程，但其具体调控机制不同，在该研究中XIST 主要通过靶向miR-137/EZH2 轴来调控结直肠癌的恶性生物学行为。此外，有学者[8]发现XIST 还可靶向miR-486-5p/NRP-2 轴，来促进结直肠癌增殖和EMT。

1.3 LncRNA TUG1 TUG1 是位于人类22 号常染色体上的一种长链非编码RNA，其主要通过调节靶基因表达、招募特异性RNA结合蛋白、影响肿瘤血管生成以及充当ceRNA发挥作用。SUN等[9]发现TUG1在结直肠癌细胞和临床标本中均表达上调，其过表达促进了结直肠癌的侵袭和迁移，并激活了EMT相关基因的表达，使代表间质表型的N-cadherin，Vimentin 和纤维连接蛋白表达上调，使代表上皮表型的E-cadherin表达下调。并通过小鼠肝转移模型进一步证明，TUG1 的过表达促进了结直肠癌的肝转移。同时，探索TUG1 的上游基因发现，组蛋白去乙酰化酶(HDAC)可负性调控TUG1，但尚未阐明HDAC 调节TUG1 表达的具体机制。为进一步探索TUG1 促进EMT 的具体分子机制，该团队[10]后续研究表明TUG1可通过负性调控miR-600，使miR-600 的下游靶基因细胞迁移诱导蛋白KIAA1199 表达上调，进而促进结直肠癌EMT。

1.4 LncRNA TUSC7 TUSC7 是一种反义LncRNA，位于染色体3q13.31 区域，首先发现于骨肉瘤中。近来研究发现TUSC7在结直肠癌中低表达，是一种潜在的肿瘤抑制因子。TUSC7 序列中含两个miR211-3p 的结合位点，因此该LncRNA 可通过ceRNA 方式与miR211-3p 完全结合，使miR22-3p 的下游靶基因周期蛋白依赖性激酶6(CDK6)表达下调，从而抑制结直肠癌细胞增殖[11]。此外，TUSC7 可抑制结直肠癌的迁移及侵袭，并通过激活ZEB1 的表达来抑制癌细胞的EMT过程[12]，但以上研究结论还需进一步的活体研究来证实。

2 参与信号通路调控的LncRNA

2.1 LncRNAAB073614 AB073614首先被鉴定为人类原发性肝母细胞瘤cDNA，后来被发现在多种肿瘤中异常表达，并与各种癌症的瘤体大小、浸润程度、淋巴结转移、临床病理分期等相关。WANG 等[13]通过实验发现AB073614 在结直肠癌组织中高表达，并促进结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。Western blot 实验表明在AB073614 过表达时，间质标记物MMP9 上调，而敲低其表达时则得到相反的结果，这说明AB073614 可能参与了结直肠癌的EMT 过程。机制研究发现，AB073614通过影响PI3K/AKT信号通路，促进了结直肠癌细胞的增殖和转移。但该研究尚未检测与EMT 相关的其他间质标记物及上皮标记物，故以上结论还有待商榷。在上述研究基础上，XUE 等[14]对AB073614 参与结直肠癌EMT 过程进行了相关研究，通过基因敲除和基因过表达技术构建了结直肠癌细胞系模型，分别检测两个模型中EMT相关标记物的表达，均得到了这一结论：AB073614 可使上皮标记物E-cadherin、Occludin 表达降低，间质标记物N-cadherin、Vimentin 表达上调，从而促进结直肠癌EMT。此外，该研究还发现AB073614 可通过激活JAK-STAT3信号通路，促进结直肠癌细胞的EMT进程。

2.2 LncRNA EPB41L4A-AS1 EPB41L4A-AS1位于染色体5q22.2，是一种P53调控基因，与结直肠癌患者的低生存率和肿瘤转移相关。研究发现[15]，EPB41L4A-AS1在结直肠癌中高表达，促进了肿瘤细胞的增殖、侵袭及EMT过程。机制上，EPB41L4A-AS1主要通过激活Rho/ROCK信号通路来促进结直肠癌的发生发展。Rho/ROCK通路作为细胞内最重要的信号通路之一，其主要机制是调节细胞形状、细胞骨架重塑和影响细胞相关骨架蛋白表达，进而促进肿瘤细胞的EMT过程。

2.3 LncRNA-CTD903 CTD903 位于染色体14q11.2，在结直肠癌中表达上调，YUAN 等[16]研究发现LncRNA-CTD903 可抑制Wnt/β-catenin 信号通路传导，使Twist、Snail、Vimentin表达减少，ZO-1表达增加，从而抑制结直肠癌的侵袭、转移及EMT，这提示着CTD903 在结直肠癌中可能作为抑癌基因发挥作用。然而在该研究中E-cadherin 及N-cadherin 的表达并无显著变化，这表明Wnt/β-catenin信号通路的激活可能是独立的，并不依赖于E-cadherin的表达。此外，先前的研究[17]也证实了E-cadherin与Wnt/β-catenin通路的激活并没有本质上的联系，因为该通路的其他调控因子(例如APC 或Axin)也可以将β-catenin 赋予细胞核以诱导EMT。

2.4 LncRNA SLCO4A1-AS1 SLCO4A1-AS1

位于20号染色体上，其在肺癌、膀胱癌、喉癌、白血病、结直肠癌等癌症中均表达上调，并通过不同机制在肿瘤的恶性进展中起作用。YU等[18]通过Transwell实验和Western blot实验表明，敲低SLCO4A1-AS1 基因可上调E-cadherin、α-catenin 的表达，下调Vimentin 和纤维粘连蛋白，从而抑制结直肠癌EMT。进一步的研究表明，SLCO4A1-AS1 可抑制β-catenin 与GSKβ相结合，使β-catenin 稳定性增加，从而激活Wnt/β-catenin 信号通路来发挥SLCO4A1-AS1 的促癌作用。此外，SLCO4A1-AS1 还可通过EGFR/MAPK 途径促进结直肠癌的增殖及转移[19]。当然，除了以上通路外，在LncRNA 诱导结直肠癌EMT 过程中还存在许多信号通路，而这些信号通路是否可以相互作用，以及LncRNA 如何调控这些信号通路还有待进一步研究。

3 涉及肿瘤微环境的LncRNA

总所周知，肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)被认为是肿瘤微环境中含量最丰富的细胞[20]，在结直肠癌进展中起重要作用，而LncRNA 介导的TAMs 在结直肠癌EMT 过程中的研究却少有报道。LIANG 等[21]研究发现LncRNA RPPH1 在结直肠癌中高表达，与结直肠癌的恶性程度呈正相关。机制研究发现，RPPH1可被结直肠癌细胞来源的外泌体运输至巨噬细胞内，促进巨噬细胞M2 极化，从而调控EMT 过程，促进结直肠癌的转移及侵袭。此外，RPPH1 还可与β-Ⅲ微管蛋白(TUBB3)相互作用增强其稳定性，诱导结直肠癌细胞发生EMT。最后，通过受体工作特征(ROC)曲线分析得出，结直肠癌患者血浆中的外泌体RPPH1与公认的肿瘤标志物CEA，CA199 和CA125 相比，可能更具有诊断价值。

缺氧是肿瘤微环境中普遍存在的现象，与肿瘤血管生成、侵袭性、转移、复发、免疫调节及化疗敏感性密切相关。据文献报道，缺氧微环境主要通过缺氧诱导因子(HIF)来诱导相应靶基因的表达，从而参与肿瘤细胞恶性生物学行为的调控[22]，而一些缺氧反应的LncRNA可在多水平上影响HIF-1α的活性[23]。作为肿瘤抑制因子的LncRNA CPS1-IT1，可通过调节HIF-1α活性来抑制肝癌细胞EMT，使肝癌细胞的转移受到阻遏[24]。ZHANG等[25]通过实验发现CPS1-IT1在结直肠癌细胞的EMT过程中也起抑制作用，并显著降低肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移，加速细胞凋亡。在上述研究基础上，该团队[26]对CPS1-IT1在结直肠癌中的作用进行了更深入的机制研究，结果表明CPS1-IT1 通过使HIF-1α失去活性，导致缺氧诱导的自噬过程不能顺利进行，从而抑制结直肠癌的EMT过程。

4 与其他机制相关的LncRNA

4.1 LINC01413 LINC01413 是一种新型LncRNA，位于15 号染色体长臂2 区1 带3 亚带上，其在结直肠癌中的作用鲜有报道。JI 等[27]研究发现LINC01413 可 通过招募hnRNP-K 促进YAP1/TAZ1 的核易位，在转录水平上增加ZEB1的表达，从而促进结直肠癌的EMT进程和转移。体外实验表明，LINC01413可促进结直肠癌细胞的增殖、侵袭及迁移过程。此外，体内实验也证实了LINC01413的促瘤作用。

4.2 LncRNA RP11-138J23.1(RP11) RP11最早是YAMADA等[28]通过RNA测序技术发现的一种与结直肠癌密切相关的LncRNA，并通过癌症基因组图谱数据集进行了确认。随后，WU 等[29]通过体外和体内实验发现，RP11 可促进结直肠癌的迁移和侵袭行为。进一步机制研究表明，RP11 可通过增加Zeb1 蛋白的稳定性及降低Zeb1的泛素化作用，使结直肠癌细胞中Zeb1 蛋白表达增加，从而正向调节结直肠癌的EMT过程。但RP11所诱导的Zeb1表达上调并非两者相互作用所致，而是RP11 通过与hnRNPA2B1 结合使SiaH1 和FBXO45 表达水平下调，进而诱导Zeb1 表达上调。此外，该研究还发现N6-甲基腺苷(m6A)修饰可增加RP11 核积累，使RP11 在结直肠癌细胞中的表达增加。

4.3 LncRNA DUXAP8 DUXAP8 位于染色体22q11，全长2107bp。DUXAP8 在结直肠癌中表达上调，可通过正向调控Zeste同源物增强子2(EZH2)和组蛋白去甲基化酶LSD1，加速结直肠癌的恶性进展[30]。最近研究表明，DUXAP8 与EZH2 和组蛋白3 的第27位赖氨酸的三甲基化(H3K27me3)相互作用后，可在表观遗传上沉默E-cadherin 转录来诱导EMT 过程的发生，从而促进结直肠癌侵袭及转移[31]。此外，转录因子STAT3可上调DUXAP8在结直肠癌中的表达[32]。

5 展望

本文综述了LncRNA通过多种作用机制来参与结直肠癌的EMT 过程，其中涉及的ceRNA 机制以及信号通路调控机制是目前的研究热点。此外，较少的研究报道了LncRNA通过影响肿瘤微环境来调控结直肠癌EMT，而作为肿瘤细胞生长必不可少的肿瘤微环境较为复杂，将LncRNA 与肿瘤微环境相结合来研究结直肠癌的发生发展，这将是今后肿瘤靶向治疗的突破点。LncRNA 调控结直肠癌EMT 所涉及的不同作用机制并非完全独立的，这些机制可在相关调节因子的介导下相互联系、相互影响，从而形成一个环环相扣的机制体系来影响结直肠癌的发生发展。例如，作为癌基因的LncRNA H19 可通过ceRNA 机制海绵于miR-29b-3p，诱导PGRN 表达上调，从而激活Wnt/β-catenin 信号通路来促进结直肠癌EMT[33]。此外，H19 还可特异性结合hnRNPA2B1，进而激活ERK 信号通路，促进结直肠癌上皮细胞向间质细胞转化[34]。同时，这些复杂的作用机制及潜在信号通路，也给结直肠癌的防治带来了巨大的挑战，且目前对于该方面的研究还处于初级阶段，因此还需要投入大量的基础研究和临床研究。相信随着高通量测序技术和生物信息学方法的突飞猛进，新型LncRNA分子靶向药物将被开发并应用于临床，这将为结直肠癌转移的防治开辟一条新道路。