长链非编码RNA在非小细胞肺癌中的研究进展

王 娟，韩 旭，赵 宁，郭洪涛，廖 星，姜 淼，顾 浩

1.中国中医科学院中医临床基础医学研究所（北京 100700）

2.河南中医药大学第一附属医院风湿免疫科（郑州 450000）

肺癌是世界范围内患病率最高的恶性肿瘤之一，严重威胁着人类健康。非小细胞肺癌（nonsmall cell lung cancer,NSCLC）占肺癌总数的85%，早期NSCLC 症状不明显，诊断的生物标志物有限，现有诊断技术不敏感，后期治疗压力大、治愈率低、预后不良，晚期NSCLC 5年生存率仅6%左右[1-2]。尽管随着免疫治疗和靶向治疗的兴起，NSCLC 的诊断和治疗情况有所改善，但由于人群中相关靶向和免疫基因的阳性突变率有限，仍有相当一部分患者亟需针对性的诊断和治疗措施[3]。因此，有必要深入探索潜在的NSCLC 的生物标志物，为NSCLC 的早期诊断、靶向治疗及预后改善提供新的方法。

长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一类长度超过200 个核苷酸的非蛋白质编码转录物，在各种生物过程中发挥着重要的调节作用，如细胞周期的调节及细胞增殖、存活、凋亡、迁移、侵袭和化学抗性等[4-5]。研究表明，lncRNA 主要从表观遗传调控、在转录后和转录水平调控基因表达、作为致癌基因或抑癌基因、作为增强子RNA 和竞争性内源RNA 四个方面对癌症进展起调控作用[6]。基于此，lncRNA 对癌症中的细胞功能调节起到重要作用，可在临床上作为潜在的生物标志物，用于各种癌症的诊断、治疗和预后[7-8]。目前，多项研究证实lncRNA 的异常表达与NSCLC 的发生和疾病进展密切相关，对lncRNA 表达水平的检测和调控可为NSCLC 的诊断、治疗和预后提供新的探索方向。

1 lncRNA在NSCLC发生发展中的作用

在NSCLC 进展过程中，异常调控的lncRNA能从转录、转录后和翻译后水平调控基因信号网络，对NSCLC 癌细胞的增殖、迁移、侵袭、凋亡、存活等生物过程进行调控，从而改变NSCLC 的各种恶性行为和治疗反应，对lncRNA 在NSCLC 中的调控机制进行精准分析有利于奠定lncRNA 临床应用的理论基础。表1列举了与NSCLC 相关的lncRNA 及其作用机制。

表1 NSCLC相关lncRNAs及其作用机制Table 1.NSCLC-related lncRNAs and their mechanism of action

2 lncRNA在NSCLC诊断中的作用

NSCLC 的临床诊断主要包括组织活检、低剂量CT 扫描、胸部X 射线和液体活检。组织活检通常具有高度侵入性，不适于早期诊断。低剂量CT 扫描和胸部X 射线是早期诊断的主要影像学检查方法，但其误诊率高，存在过度诊断和累计辐射暴露的风险[9]。液体活检具有无创和患者耐受性好的优点，利用血液的生物标志物进行检测可以作为影像学检查的辅助方法，用于NSCLC 的早期筛查，常用的生物标志物包括癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA）、鳞状癌细胞抗原（squamous cancer cell antigen,SCCA）和细胞角蛋白19 片段（cytokeratin 19-fragments,CYFRA21-1）[10]。然而，组织分析本质上是客观的，缺乏高度特异性，如CEA 不仅在NSCLC 中升高，在一些良性肿瘤或非致癌性疾病中也可以升高[11]。而lncRNA 通常具有高度稳定的二级结构，稳定性与mRNA 相似，组织特异性高于mRNA，对核糖核酸酶具有抗性，在外周血中稳定，在血液、尿液、唾液等各种体液中也能检测到，使得lncRNA 适合定量检测[12-15]。目前，已有多项研究论证了lncRNA 在NSCLC 中的诊断价值，将lncRNA 的表达量检测与现有的CEA、SCCA、CYFRA21-1 联合作为NSCLC 的诊断标志物，能够提高诊断的特异度和灵敏度，为NSCLC 患者的病理特征和癌症分期提供更加准确的结果。

2.1 lncRNA-GAS5

GAS5（long noncoding RNA growth arrestspecific transcript 5）在NSCLC 癌组织和血浆中表达水平均会下调，与临床病理分期有关，有可能作为NSCLC 的诊断标志物。Li 等研究探索了GAS5在NSCLC 循环外泌体中的诊断价值，结果显示，NSCLC 患者的外泌体GAS5下调（P＜0.001），受试者工作曲线下面积（AUC）达到0.857，敏感性85.94%、特异性70.00%，诊断价值优于CEA（AUC=0.758），且对于NSCLC 一期患者来说，GAS5（AUC=0.822）的诊断价值亦高于CEA（AUC=0.718）；而将GAS5与CEA 联合起来，诊断效率更高，AUC 达到0.929[95%CI（0.881，0.978），P＜0.0001]，敏感性89.06%、特异性90.00%[16]。另一项研究探索了GAS5与lncRNASox2ot 组合作为标志物在NSCLC 血液样本中的诊断价值，证明了GAS5下调与Sox2ot 上调组合的诊断效率更高[17]。

2.2 lncRNA-AGAP2-AS1

AGAP2-AS1（ArfGap with GTPase domain,ankyrin repeat and ph domain 2-antisense RNA 1）是一种长度为1567nt 的反义lncRNA，位于染色体12q14.1 的细胞遗传带上，在NSCLC 中上调，并对其有潜在的诊断价值[18]。Fan 等通过检测NSCLC 患者的癌组织和癌旁组织中AGAP2-AS1的表达水平，发现AGAP2-AS1的表达水平与患者临床病理分期相关（P＜0.05），AUC为0.846，具有良好的诊断价值[19]。一项病例对照研究结果显示，外泌体AGAP2-AS1的表达水平与临床病理分期呈正相关，在NSCLC 中诊断效率高于CYFRA21-1；而AGAP2-AS1、CYFRA21-1 和lncRNA-TBILA三者组合诊断价值更高（AUC=0.853），敏感性达到91.4%，准确率达到80.7%，优于三者单独的诊断价值[20]。

2.3 lncRNA-AFAP1-AS1

AFAP1-AS1（actin filament-associated protein 1 antisense RNA 1）为AFAP1编码基因的反义产物，是长度为 6 810 个核苷酸的 lncRNA，位于人类基因组的 4p16.1 染色体上。AFAP1-AS1在多种癌症中上调，体外实验表明，其敲低显著抑制了肺癌细胞的侵袭和迁移能力，还增加了AFAP1的表达，AFAP1-AS1可能通过调节肌动蛋白丝的完整性促进癌细胞转移，有可能作为NSCLC 诊断标志物提高NSCLC 的诊断准确率和敏感性[21-22]。研究发现NSCLC 患者血液中ASAP1-AS1高表达，AUC达到0.759[95%CI（0.692，0.826）]，诊断效果低于CYFRA21-1（AUC=0.777），但是两者合用作为诊断标志物时，诊断效果更优，AUC 为0.860，敏感性79.3%、准确率91.0%[23]。

3 lncRNA在NSCLC治疗中的作用

目前NSCLC 最常用的治疗方法包括手术切除、化疗、胸部放疗、免疫治疗和靶向治疗。手术切除尤其适用于早期NSCLC 患者。化疗和放疗常伴有严重的不良反应，包括胃肠道反应、神经毒性和免疫功能下降等。免疫治疗和靶向治疗主要针对患病过程中出现PD-1、PD-L1、EGFR、NOS1、ALK等相关基因突变阳性的患者，但是人群中阳性基因突变率有限，PD-(L)1突变率约为30%、EGFR约为17%、ALK约为3%，临床上还需探寻更多的靶向治疗基因，扩大NSCLC 的治疗范围，从而为患者提供更多的选择[3]。lncRNA 在NSCLC 中与基因表达的多种分子途径的发展和调节起着重要作用，有望作为NSCLC 潜在的治疗靶点。目前癌症治疗中靶向lncRNA 主要包括四种方法：①反义寡核苷酸（antisense oligonucleotides,ASOs）可与目标RNA 形成DNA-RNA 结构，触发核糖核酸酶H（ribonuclease H,RNase-H）介导的RNA 降解过程，已被临床测试用于靶向癌症中的mRNA；②CRISPR/Cas9 基因组编辑技术是一种对目标基因进行特异性DNA 修饰的技术，可以沉默lncRNA 表达位点的转录，研究发现，向导RNA 可以靶向人类基因组中超过16 000 个lncRNA 启动子；③病毒性载体是一种RNA 干扰（RNA interference,RNAi）转染方法，主要包括腺病毒、慢病毒和逆转录病毒的重组载体，病毒性载体可用于将外源合成的lncRNA 质粒转染癌细胞，上调相应的lncRNA；④纳米药物体积小，可生物降解，能够与多种小分子药物共价结合，并能到达亚核靶点[24-29]。癌症治疗主要包括脂质基纳米颗粒、基于聚合物的纳米颗粒和胶束、树状大分子、碳基纳米颗粒和金属磁性纳米颗粒五种类型的纳米药物，由于大部分lncRNA 位于细胞核内，通过纳米药物能够准确有效地靶向亚核lncRNA，从而获得预期的治疗效果[30-35]。

3.1 lncRNA-MALAT1

MALAT1在NSCLC 转移和细胞迁移的过程中起着重要作用，可通过调节致癌转录因子B-MYB的表达控制细胞周期进程，靶向MALAT1能抑制NSCLC 药物治疗的耐药性，且能作为ceRNA与microRNA-146a和microRNA-216b结合，上调BRCA1基因的表达，保护NSCLC 癌细胞中的同源重组（homologous recombination，HR）途径，以此参与DNA 修复过程[36-37]。同时，上调的MALAT1能够保护NSCLC 癌细胞免受顺铂的细胞毒性作用，因此，靶向NSCLC 癌细胞中的MALAT1能够通过同源重组通路诱导DNA 损伤并保护NSCLC 癌细胞对顺铂的治疗敏感性[36]。研究已证实，将MALAT-ASO 注射到裸鼠皮下肿瘤能有效抑制体内MALAT1并阻断NSCLC 的转移[38]。

3.2 lncRNA-NEAT1

NEAT1（nuclear-enriched abundant transcript 1）在NSCLC 中作为致癌因子，可能通过抑制细胞自噬、调节癌症干细胞来影响NSCLC 的疾病发展与治疗进程[39]。研究表明，NEAT1可能通过调节Wnt/β 信号通路、Akt/mTOR 信号通路和上皮间质转化 （epithelial-to-mesenchymal transition，EMT） 过程来调节NSCLC 癌细胞干性，增强患者对化疗和靶向治疗的敏感性，延缓患者的耐药性[39-42]。因此，若将传统化疗或靶向治疗与NEAT1抑制上调相结合，有可能增加患者对传统化疗的敏感性，甚至克服耐药性，对于NSCLC 的治疗具有潜在价值。

3.3 lncRNA-HOTAIR

HOTAIR在NSCLC 中的异常调控能从多种途径调节癌症的发生发展，下调HOTAIR在临床前期模型中表现出了良好的抗肿瘤功效。研究发现HOTAIR能够通过激活转化TGF-α/EGFR信号转导，抑制Bax/caspase-3 通路来诱导吉非替尼耐药；增强ULK1的磷酸化、刺激自噬来增加NSCLC患者的克唑替尼耐药性[43-44]。此外，HOTAIR还能够通过下调WIF-1 以激活Wnt 信号通路来增加NSCLC 的辐射抗性[45]。由此可见，通过靶向HOTAIR来调节相应的生物过程和细胞因子、调节肿瘤进展、增加传统治疗方式的敏感性，对NSCLC 具有很大的潜在治疗价值。

3.4 lncRNA-GAS5

GAS5在NSCLC 中下调，可抑制肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮间质转化进展，研究发现GAS5能够通过多种途径增强NSCLC 治疗敏感性，从而改善患者的治疗效果[46-47]。GAS5通过与microRNA-217海绵吸附，抑制LHPP表达，从而抑制NSCLC 的顺铂耐药性[47]。实验证明GAS5的过度表达显著抑制了电离辐射诱导的p53 细胞凋亡，且GAS5能够通过调节microRNA-21 增加PTEN表达并抑制Akt 磷酸化，电离辐射能够增强GAS5对miR-21/PTEN/Akt轴之间的相互作用，证明GAS5对NSCLC 放射治疗有增敏作用[48]。除此之外，还有研究发现GAS5表达能够调节IGF-1R 蛋白和EGFR 信号通路，增强NSCLC 肿瘤细胞对EGFR-TKIs 的敏感性[49]。

4 lncRNA在NSCLC预后中的作用

NSCLC 患者5年生存率极低，临床病例常并发淋巴结转移与肿瘤远处转移，预后较差[50]。目前常用临床病理分期系统预测NSCLC 预后情况，但其准确性有限。有研究使用相关统计学方法分析了lncRNA 是否可以作为独立预测NSCLC 患者预后的生物标志物[51-52]，也有研究探索了NSCLC中异常调控的lncRNA 的预后价值以及对总生存期的预测作用。根据多种lncRNA 在不同时期、不同病理类型NSCLC患者中的表达情况，对NSCLC 患者的预后进行更加精准的判断，有利于及时准确地判断患者的病情以及生存期，临床决策中选择对患者最有利的治疗手段。

4.1 lncRNA-MALAT1

有研究报道了MALAT1在NSCLC 中的预后价值，发现MALAT1上调的患者往往预后不良，生存期更短。Liu 等发现上调的MALAT1可作为癌症患者总生存期的独立预后因素[HR=2.20，95%CI（1.53，3.16），P＜0.001]，且与NSCLC患者的临床特征密切相关，包括性别、肿瘤大小、淋巴结转移、肿瘤分化程度以及临床病理分期，提示MALAT1可作为NSCLC 患者的预后生物标志物[53]。

4.2 lncRNA-PVT1

PVT1（plasmacytoma variant translocation 1）在NSCLC 的癌组织和细胞系中表达水平显著升高，通过靶向miR-361-3p和上调SOX9的表达，增强了NSCLC 癌细胞的增殖、迁移和侵袭[54]。Xiao 等研究发现，上调的PVT1可作为癌症患者总生存期的独立预测因子[55]。另有研究通过检测PVT1在NSCLC 癌组织中的表达量，发现高表达PVT1的NSCLC 患者总生存期更短、预后较差[56-57]。

4.3 lncRNA-H19

H19在NSCLC 中上调，可促进癌细胞的增殖和迁移，通过作为miR-140-5p的ceRNA 调节FGF9 的表达，进而促进NSCLC 病情进展[58]。多项研究表明上调的H19往往提示NSCLC 预后不良，患者总生存期更短，而表达水平较低的患者生存期更长，表明上调的H19是NSCLC 潜在的预后生物标志物[58-59]。

5 结语

lncRNA 参与多种细胞过程和各种信号通路的调节，在NSCLC 的发生发展、诊断、治疗和预后方面具有重要的潜在临床价值。近年来，随着科学技术的发展和医疗水平的提高，NSCLC的临床诊断、治疗和预后手段不断推陈出新，力图用更小的成本实现最大的医疗价值，为患者减轻疾病负担。lncRNA 作为一种新兴的基因调控因子具有较大的临床应用潜力，MALAT1、HOTAIR、BANCR、PVT1、GAS5、TUG1等lncRNA 已经有较多的临床前研究证明其应用价值，将lncRNA 与CEA、CYFRA21-1 等临床已经应用的诊断标志物结合对NSCLC 往往具有更高的诊断价值，若能应用于NSCLC 的早期筛查，有可能提高NSCLC 早期诊断率，进而提高NSCLC 的治愈率。靶向lncRNA 有利于提高NSCLC患者对化疗药和靶向治疗药物的敏感性，若将靶向特异lncRNA 与NSCLC 常规药物治疗相结合，可延长患者的用药灵敏期，提高抗癌疗效。lncRNA 的异常调控对于NSCLC 的总生存期具有良好的预后价值，连续测量预后相关lncRNA 的表达量，可衡量个体对治疗措施的反应和敏感性。

然而，lncRNA 的研究尚处于起步阶段，距离其在NSCLC 的临床应用仍有诸多问题亟需解决。第一，需要建立每个lncRNA 的因果关系，以确定它们的组织特异性，并将它们和不同的肿瘤阶段联系起来，寻找能够用于NSCLC 早期诊断的生物标志物。第二，lncRNA 在不同物种中的生物特性相差很大，动物模型得到的功能和结构信息，以及治疗策略可能不能直接应用于人体，需要更深入的临床研究。第三，ASO 等新型疗法已经显示出基因编辑治疗NSCLC 的可行性，但在进一步应用之前，还应仔细评估lncRNA 的时空特异性所导致的不稳定因素。最后，目前lncRNA 在NSCLC中的预后研究仅限于临床前研究，缺乏大样本量的临床试验。因此，今后还需更加严谨科学的临床试验，以进一步证实lncRNA 在NSCLC 临床诊疗过程中的应用价值，将基础研究成果转化为临床应用，为患者提供更加有利的临床治疗手段。