长链非编码RNA 在宫颈癌中的作用

李琦，赵卫红

宫颈癌是中低收入国家中第2 位常见的恶性肿瘤，其死亡率也明显高于发达国家[1]。高危型人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）的持续感染与宫颈癌的发生、发展密切相关，但多数情况下，HPV 会被感染者的免疫系统清除，只有1%的感染者会进展为宫颈癌。影响宫颈癌发生、发展的因素可能还有生物、遗传和环境等[2]。其中，遗传因素包括宿主基因改变和表观遗传修饰等。已知HPV E6 和E7 是导致宫颈癌发生、发展和维持的重要驱动因素，不仅存在大量细胞蛋白的相互作用靶点，如细胞肿瘤抑制蛋白p53 和视网膜母细胞瘤蛋白（retinoblastoma protein，pRb），而且还能以RNA 为靶点[3]，重新编码宿主细胞。近年研究显示，HPV E6 和E7 可以通过触发一些长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的表达失调引发级联反应，进而促进宫颈癌的发生、发展[4]。因此，lncRNA 表达失调在HPV 感染导致宫颈癌的过程中发挥关键作用，有望成为新的生物标志物和治疗靶点。

1 lncRNA 的结构与功能

lncRNA 是一类非编码RNA，长度超过200 个核苷酸，不编码任何蛋白质的转录本，被认为是必不可少的表观遗传调控因子之一，在细胞增殖、细胞凋亡等过程中发挥重要作用。许多lncRNA 被认为是多种生物功能和细胞环境中基因表达的重要调节剂，在细胞核内调控基因转录，在细胞质内调控基因转录后修饰。lncRNA 的主要作用机制包括：基因表达的表观遗传调节，控制相关基因的表达；细胞核或细胞质lncRNA 与蛋白质结合的能力使它们能够作为支架将单个蛋白质组装成功能复合物；lncRNA 的海绵作用通过与微小RNA（microRNA，miRNA）结合进而影响其靶基因的表达；细胞质lncRNA 可直接或间接结合mRNA，从而调节其稳定性和翻译。

目前已知竞争性内源 RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）可以通过miRNA 反应元件竞争性识别和结合miRNA，并使其失活，从而影响靶基因的mRNA 水平[5]。研究表明，lncRNA 作为ceRNA 在胃癌、肝癌和宫颈癌等恶性肿瘤中发挥着重要作用[6]。ceRNA 机制是lncRNA 最常见的调节蛋白质编码基因表达的方式[7]。lncRNA 作为miRNA 的一种分子海绵，影响着基因表达、细胞分化、癌细胞的增生、侵袭性及其转移能力。

2 lncRNA 参与宫颈癌发生机制

近年研究发现越来越多的lncRNA 与宫颈癌的发生、发展密切相关，根据其下游调控的目的基因不同，lncRNA 可以在宫颈癌中发挥促进或抑制肿瘤发生、发展的作用，从而被分别称为致癌性lncRNA 和抑癌性lncRNA[8]。

2.1 致癌性lncRNA

2.1.1 HOX 转录反义RNA（HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）HOTAIR 是首个被发现的反式调节lncRNA，通过位于染色体12q13.13 的同源盒基因C（HOXC）簇中HOXC11 和HOXC12 之间的基因间区域的反义链进行编码，由6 个外显子组成[9]。HOTAIR 可以与5'端的多梳抑制复合物2（polycomb repressive complex 2，PRC2）和3'端的赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1（lysine-specific demethylase 1，LSD1）连接形成HOTAIR-PRC2-LSD1 复合物，该复合物可以使DNA 甲基化异常进而导致靶基因沉默和抑制其转录[10]。HOTAIR 还可以在转录后水平调节基因表达[11]。

HOTAIR 在宫颈癌患者中的表达水平较高，可通过对miR-143-3p、miR-214-3p 和miR-203 等miRNA 的海绵作用在调节细胞增殖、凋亡、细胞侵袭、转移和血管生成中发挥重要作用。研究表明，HOTAIR 在宫颈癌中过表达，通过与miR-143-3p 结合增加靶基因B 细胞淋巴瘤2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）的表达，促进宫颈癌细胞生长[12]。最新研究发现，HOTAIR 也可以通过与miR-214-3p 结合作为ceRNA 促进细胞增殖，抑制HPV16 阳性宫颈癌的凋亡[13]。此外，HOTAIR 在宫颈癌干细胞中显著过表达，其表达与miR-203 水平呈负相关，同时可调节干细胞标志物的表达[14]。研究表明，HOTAIR 与宫颈癌直接相关，涉及宫颈癌的发生、发展、复发和耐药机制[15]。宫颈癌患者中，HOTAIR 水平升高与不良预后显著相关[16]。提示HOTAIR 将来可能成为宫颈癌新的生物标志物和治疗靶点。

2.1.2 结肠癌相关转录因子1（colon cancer associated transcript-1，CCAT1）CCAT1含有2 628个核苷酸，是与宫颈癌相关的关键致癌lncRNA，位于8 号染色体（8q24.2）。CCAT1 在多种癌症中持续升高，并在增殖、侵袭、迁移、耐药和存活等多种生物学过程中发挥关键作用。与邻近的正常宫颈组织相比，CCAT1 在宫颈癌组织中的实际表达水平增加。如Shen 等[17]研究表明，CCAT1 在宫颈癌中过表达，通过miR-181a-5p 上调基质金属蛋白酶14（matrix metalloproteases 14，MMP14）和肝素结合性表皮生长因子（heparin-binding epidermal growth factor，HBEGF）的表达，促进宫颈癌细胞增殖和侵袭。有研究发现CCAT1 可以通过上调Runt 相关转录因子2（runt-related transcription factor 2，RUNX2）促 进HeLa 和SiHa 细胞的增殖、上皮-间质转化、迁移和侵袭发挥抗肿瘤作用[18]。另有研究表明CCAT1 表达与肿瘤大小、淋巴结转移和国际妇产科联盟（The International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）分期有关。如叉头框蛋白p3（fork head box p3，FOXP3）与宫颈癌的肿瘤大小、淋巴结转移和FIGO分期显著相关，而CCAT1 可以通过抑制miR-185-3p 调节FOXP3[19]。

2.1.3 浆细胞瘤变异易位1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）PVT1 是含有1 716 个核苷酸的lncRNA，位于8 号染色体（8q24.21），包含大量与癌症相关的危险等位基因。目前已知PVT1 在宫颈癌中的表达水平升高，并且一般作为ceRNA 促进宫颈癌的发生、发展，这提示其可以作为诊断宫颈癌的生物标志物[20]。

除上述lncRNA 外，还有许多新的lncRNA 在宫颈癌组织和细胞系中表达上调，如lncRNA LINC00514可结合并抑制miR-708-5p，从而上调其靶基因HOXB3的表达水平，促进细胞增殖和侵袭[21]。尿路上皮癌相关1（urothelialcarcinomaassociated1，UCA1）作为miR-299-3p 的miRNA 海绵抑制宫颈癌细胞中miR-299-3p 的表达，促进细胞增殖和侵袭[22]。在宫颈癌中，缺氧诱导的蛋白5 反义转录本1（OPA interacting protein 5 antisense RNA 1，OIP5-AS1）通过抑制miR-124-5p和促进异柠檬酸脱氢酶2（isocritrate dehydrogenase 2，IDH2）的表达，调节缺氧诱导因子1α（hypoxiainducible factor-1α，HIF-1α）促进瓦尔堡效应（Warburgeffect）[23]。另有研究证明，lncRNA AL592284.1[24]和lncRNA SPINT1-AS1[25]在宫颈癌中通常充当分子海绵并使miRNA 失活，从而发挥致癌作用。

2.2 抑癌性lncRNA

2.2.1 母系表达基因3（maternally expressed genes 3，MEG3）MEG3 是含有1 600 个核苷酸的lncRNA，位于14 号染色体（14q32.3），是一种常见的lncRNA，在宫颈癌中表达水平下调。研究表明，MEG3 的过表达或miR-7-5p 抑制可以诱导内质网应激（endoplasmic reticulum stress）介导的宫颈癌细胞凋亡机制。MEG3作为miR-7-5p 的ceRNA，通过下调miR-7-5p 的表达水平靶向调节造血干细胞移植1（stem cell transplantation 1，SCT 1）基因表达，从而加速内质网应激触发的宫颈癌细胞凋亡过程[26]。Zhang 等[27]研究发现，MEG3 可以与宫颈癌细胞中的信号转导和转录激活因子3（signal transduction and activator of transcription 3，STAT3）结合，使STAT3 泛素化和降解，从而抑制肿瘤细胞的凋亡和增殖[28]。

2.2.2 生长阻滞特异性转录因子5（growth arrestspecial transcript 5，GAS5）GAS5 是含有651 个核苷酸的lncRNA，位于1 号染色体（1q25）。GAS5 会抑制宫颈癌细胞的增殖、侵袭和迁移以及细胞周期进展，同时诱导宫颈癌细胞凋亡。研究表明，宫颈癌中GAS5 表达降低，甲基化状态升高，GAS5 的异常甲基化导致宫颈癌细胞中GAS5 的低表达，从而促进宫颈癌进展[29]。GAS5 在宫颈癌细胞中表达下调，这可能与宫颈癌的FIGO 分期晚、远处转移、淋巴转移和不良预后显著相关[30]。可见，GAS5 可用来预测宫颈癌及其预后。

2.2.3 人类白细胞抗原复合体11（HLA complex group 11，HCG11）HCG11 位于6 号染色体（6p22.2），在胶质瘤、非小细胞肺癌、喉癌、前列腺癌和宫颈癌中表达下调，在肝癌、胃癌、乳腺癌和卵巢癌中高表达。研究发现，HCG11 对宫颈癌细胞的增殖、侵袭、迁移发挥重要作用，其未来可能会成为宫颈癌的生物标志物。另有研究表明，在宫颈癌中HCG11 下调并与miR-942-5p 结合，增加后者的靶基因生长因子非依赖性转录抑制因子1（growth factor-independent transcription repressor 1，GFI1）的表达并抑制细胞增殖和侵袭[31]。

3 lncRNA 调控信号通路在宫颈癌中的作用机制

3.1 Wnt/β-catenin 依赖性途径Wnt/β-catenin信号通路也称为经典途径，其在宫颈癌的进展过程中发挥重要的调节作用。研究发现，DNA 异常甲基化会导致Wnt/β-catenin 通路负调节因子功能丧失[32]。如HOTAIR 通过参与易位甲基胞嘧啶双加氧酶1（translocation methylcytosine dioxygenase 1，TET1）下调，导致原钙黏蛋白10（protocadherin-10，PCDH10）、性别决定区Y 的盒内基因17（SRY-box containing gene17，SOX17）、黏合连接相关蛋白1（adherens junction associated protein 1，AJAP1）和膜相关鸟苷酸激酶转化蛋白2（membrane-associated guanylate kinase inverted 2，MAGI2）基因甲基化模式增加和表达降低，促进Wnt/β-catenin 信号级联的活性[10]。在HPV16阳性的宫颈癌患者中，HOTAIR/miR-214-3p/Wnt/βcatenin 信号通路可能发挥重要调控作用[12]。另有研究表明，在宫颈癌中小核仁RNA 宿主基因16（small nucleolar RNA host gene 16，SNHG16）与miR-128 结合使得miR-128 表达水平上调，直接靶向上调G1 到S 期的转换1 基因（G1 to S phase transition 1，GSPT1）和Wnt3a 的表达水平，并使宫颈癌细胞中的Wnt/βcatenin 通路失活，从而提高癌细胞的迁移和侵袭的能力[33]。

3.2 丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路MAPK 通路包含不同的激酶蛋白，包括c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinases，JNK）、细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinases，ERK）和p38/应激活化蛋白激酶（stress-activated protein kinases，SAPK）。这些激酶蛋白将细胞外信号传递到细胞核[34]，其在宫颈癌中发挥着关键作用。研究表明，lncRNA LINC00997通过增加CUL2 表达激活MAPK 信号，从而促进宫颈癌细胞的恶性表型；lncRNA LINC00997/miR-574-3p/CUL2 轴通过激活MAPK 信号传导促进宫颈癌细胞增殖、迁移、侵袭和自噬[35]。lncRNA LIPE-AS1 也可以通过miR-195-5p/MAPK 信号通路，有效促进宫颈癌细胞增殖、迁移和侵袭[36]。

3.3 磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）通路PI3K/AKT 信号通路在抑制细胞凋亡、促进细胞增殖、侵袭和转移等过程中发挥着重要作用[37]。如lncRNA LINC01305 可以通过靶向宫颈癌细胞中的肌腱蛋白XB（tenascin-XB，TNXB）来抑制PI3K/AKT信号通路，进而抑制宫颈癌细胞的上皮-间质转化、侵袭和迁移[38]。另有研究表明，INK4 位点反义非编码RNA（antisense non-coding RNA in the INK4 locus，ANRIL）敲低可以抑制PI3K/AKT 信号通路，ANRIL可以通过异常激活PI3K/AKT 信号通路来促进宫颈癌的发生、发展[39]。

3.4 Notch 信号通路Notch 信号通路是通过特定配体与Notch 受体结合触发一系列的蛋白裂解事件，将Notch 胞内结构域（Notch intracellular domain，NICD）释放到细胞核中，激活其靶基因的转录[40-41]。值得注意的是，Notch 信号通路在许多癌细胞中异常表达，有致癌或抑癌作用。在宫颈癌中发现lncRNA还可以作为ceRNA 间接调节Notch 信号。lncRNA DARS-AS1 是一种ceRNA，在宫颈癌细胞中DARSAS1 上调，通过结合miR-628-5p 来提高JAG1 水平，以激活Notch 信号通路促进宫颈癌发生[42]。此外，许多lncRNA 也被证明受Notch 信号通路的调控。研究发现淋巴细胞白血病缺失基因2（deleted in lymphocytic leukemia 2，DLEU2）在宫颈癌中显著上调，其加快了细胞周期的进程并通过抑制p53 表达来抑制Notch 信号通路，从而促进癌细胞的增殖[43]。HOXA 簇反义RNA2（HOXA cluster antisense RNA 2，HOXA-AS2）也可以通过调节Notch 信号通路促进宫颈癌进展[44]。

4 结语

lncRNA 与宫颈癌的发生、发展密切相关，且可能通过调控肿瘤发生的一些关键信号通路来实现其功能。对lncRNA 的研究为评估宫颈癌的预后和转移的生物标志物创造了新的可能性。然而，目前有关lncRNA 与宫颈癌的研究仍处于起步阶段，虽然在细胞水平上有许多lncRNA 相关机制的研究，但是还应进行临床研究来确定这些新的lncRNA 是否可以作为宫颈癌诊断和预后的生物标志物。未来应对lncRNA是否可以通过结合miRNA 以及信号通路参与更多的宫颈癌发生发展过程进行更深入的研究，包括扩大样本量开展临床研究以及开展系统深入的机制研究等，以期为宫颈癌诊断和治疗提供新的思路。