lncRNA在肺癌诊治及预后方面的研究进展

王彦婷，何 新

（1. 赣南医学院第一临床医学院；2. 赣南医学院第一附属医院呼吸与危重症医学科，江西 赣州 341000）

肺癌（Lung cancer， LC）是最致命的恶性肿瘤之一。中国肺癌的年龄标准化死亡率在癌症谱系中排名第一［1］。LC 主要有两种病理类型：小细胞肺癌（Small cell lung cancer，SCLC）和非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC）。超过85%的LC 病例属于NSCLC，可进一步分为鳞状细胞癌、肺腺癌和大细胞癌等亚型。SCLC较为少见，但其生长迅速、早期转移、整体预后极差［2］。目前LC 的治疗方法主要有手术、化疗、放疗和基于特征和分期的免疫治疗，早期的肺癌患者手术治疗效果较为理想，术后5 年生存率可达58%～73%［3］，但由于肺癌患者早期无明显症状，诊断肺癌时已处于疾病进展期，失去手术治疗机会，或不能依靠外科手术清除全部病灶，存在复发和转移风险。对于绝大多数肺癌患者而言，常用的治疗方案为放疗加化疗，虽然这种联合治疗方案可取得一定疗效，但由于其并发症多，不良反应大，患者不能耐受，且容易出现耐药，故仍然存在局限性。LC 的发生发展机制复杂，这与外在因素（烟雾、粉尘等）和内在因素（基因突变、转录本变异等）有关［4］。随着分子生物学的不断发展，越来越多的lncRNA 被证实参与了LC 发展的多种重要的调控过程，并有望成为LC诊断标志物和治疗新靶点。本文通过对lncRNA 相关生物学功能及其在LC 诊治及预后评估等方面的研究进展进行综述，以期提高lncRNA 在LC 相关研究中的临床转化价值。

1 lncRNA概述

长链非编码RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）是长度大于200 nt 的一类非编码RNA，伴或不伴蛋白编码功能［5］。其几乎在所有生物物种中均有发现，越是高等生物，其产生的lncRNA 相对于经典线性mRNA 的比例越高，提示其在高等真核生物表达调控机制中的重要作用。与其他ncRNA 相比，lncRNA 的种类最多，功能更为复杂，在多种病理生理过程中发挥重要作用。lncRNA 5'末端具有mRNA样结构，但3'末端则不一定有PolyA尾巴。根据lncRNA 的产生机制分类为：外显子lncRNA、内含子lncRNA、重叠lncRNA 和基因间lncRNA［6］。从功能上，lncRNA 可作为信号分子、miRNA 或蛋白质的“分子海绵”、导向和分子支架等。

2 lncRNA在肺癌组织中的异常表达

近年来，lncRNA 在多种癌性疾病中被报道。目前，在人类基因组中可以检测到超过13 000 个lncRNA［7］。XU G 等［8］研究发现，2 420 个lncRNA 在正常肺组织和肺腺癌样本中存在至少2 倍的表达差异。WANG L 等［9］发现，在NSCLC 组织与匹配的正常样本组织中有6 606 个差异表达的lncRNA。另一项研究［10］通过分析从基因表达综合数据库中获得的4 个数据集，发现肺腺癌样本和正常样本之间有856 个差异表达的lncRNA。这些研究均提示，lncRNA 的异常表达可能与LC 的发生发展息息相关。与蛋白编码基因类似，lncRNA 也可以根据其对癌细胞功能表型的影响情况分为致癌lncRNA 和抑癌lncRNA。

3 lncRNA在LC诊断中的作用

目前LC 诊断的金标准主要还是依据肺组织的活检，由于活检具有创伤性、难以重复故不适用于肺癌早期筛查。此外，近年来兴起的低剂量计算机体层摄影（Low-dose computed tomography，LDCT）在早期肺癌筛查方面展现一定优势，使用低剂量CT进行筛查可降低肺癌的死亡率［11］。但LDCT 仍然存在假阳性，同时也可能增加由辐射暴露引起的癌症风险［12］。临床上虽然也有蛋白水平的肿瘤标记物，但其在肺癌相关亚型的诊断特异性差。因此需要探索新的稳定可靠的LC诊断标记物。由于lncRNA可以稳定存在于组织、细胞及体液中，具有稳定性、保守性、普遍性及组织特异性，有望成为LC 诊断和治疗的分子标志物和新靶点。研究发现在LC 患者外周血细胞中MALAT1 存在特异性表达，且其特异度达96%，提示其可能作为LC 诊断的潜在分子标记物，其敏感性仅为56%，目前暂时不能成为一种单一有效的LC诊断生物标志物［13］，但其可以联合其他分子标志物提高诊断效率。此外，在肺鳞状细胞癌和肺腺癌的相关研究中，Sox2ot 出现显著的差异性表达，提示在鉴别肺鳞状细胞癌和肺腺癌病理类型时Sox2ot具有一定的参考价值［14］。随着肺癌相关的lncRNA 不断被发现，将会有更多的lncRNA 有助于肺癌的早期诊断。

4 lncRNA在LC治疗中的作用

LC的治疗仍以手术辅助放化疗为主，但部分患者诊断肺癌时已失去了手术机会，放射治疗存在很多不良反应，如：放射性皮炎、食管炎、心脏损伤、全血细胞减少等，以铂类药物为主的化疗患者耐受性差，胃肠道反应重，容易出现骨髓抑制等不良反应，且敏感性差、容易耐药等。虽然最近兴起的分子靶向药物如：吉非替尼、阿法替尼、厄洛替尼、奥希替尼等取得了不错的疗效，在很大程度上改善了晚期肺癌的治疗前景，给肺癌患者带来了新希望，但获得性耐药性的发展限制了其有效性。大量研究表明，特异性lncRNA在LC细胞的增殖、分化、转移、侵袭、耐药等多方面发挥重要调控作用，这提示未来LC 新的治疗方向可以通过逆转lncRNA 的致癌作用、改变耐药相关lncRNA 的表达从而提高肺癌细胞对抗癌药物的敏感性、或针对lncRNA 研发新的分子靶向药物。

4.1 通过干预lncRNA 改善LC 的药物疗效在LC 相关研究中，已发现多种与耐药现象相关的lncRNA，随着对耐药分子机制的不断深入研究，未来可能通过阻断lncRNA 介导的耐药信号通路或增加/减少lncRNA 的表达量，提高LC 细胞对相关药物的敏感性，这将为LC患者的治疗提供新的策略。研究发现［15］，lncRNA 主要通过以下机制调节肺癌细胞的化学敏感性：⑴MAPK/ERK 信号通路；⑵PI3K/AKT/mTOR 和NF-κB 信号通路；⑶线粒体通路；⑷STAT3 信号通路；⑸通过调节Wnt/β-连环蛋白信号通路影响癌细胞干性；⑹通过凋亡和自噬之间的串扰激活或灭活Beclin-1；⑺上皮细胞向间充质转化（Epithelial to mesenchymal transition，EMT）；⑻自噬；⑼多重耐药性（Multidrug resistance，MDR）。

MALAT1通过STAT3激活上调MRP1（多重耐药相关蛋白）和MDR1（一种跨膜转运体，负责抗癌药物经ATP水解通过细胞膜流出），诱导了A549细胞对顺铂的耐药性［16］。HOTAIR通过下调p21的表达诱导肺癌细胞的顺铂耐药性［17］。CCAT1 被证实通过竞争性吸收let-7c促进肺腺癌细胞的多西紫杉醇耐药［18］。NSCLC 细胞对吉非替尼的耐药与RHPN1-AS1/mir-299-3p/TNFSF12 通路有关［19］。MEG3 在肺腺癌中显著下调，MEG3控制p53和Bcl-xl表达，与肺腺癌细胞的顺铂耐药机制有关［20］。此外，过表达MEG3可以下调自噬相关蛋白表达，降低自噬水平，从而提高了肺癌细胞对长春瑞滨的敏感性［21］。在中药治疗肺癌的相关研究中lncRNA H19 通过海绵化miR-19b-3p 来抑制FTH1 的表达，增加了姜黄二酚的抗癌活性［22］。lncRNA 被认为是一种非常有前途的化学敏感性预测标志物，这可能有助于改善肺癌患者治疗中存在的耐药现象。

4.2 lncRNA 影响肿瘤侵袭和转移转移是癌症最致命的特征，也是导致癌症相关死亡的主要原因。肿瘤转移通常是一个复杂的多步骤过程，是由恶性细胞和他们的器官微环境许多复杂的相互作用决定的［23］。大量的研究表明，lncRNA 通过多种机制作用于肿瘤的转移过程。

MALAT1是一种众所周知的与癌症进展相关的lncRNA，研究发现外泌体MALAT1在NSCLC肿瘤分期较晚和伴有淋巴转移的患者中表达显著上调，提示血清外泌体MALAT1 具有诊断NSCLC 转移的潜能［24］。此外，MALAT1 可以通过诱导肺癌中的EMT进行脑转移［25］。LU Z 等［26］研究发现NKILA 通过干扰NSCLC 细胞中的NF-κB/Snail 信号通路来抑制细胞的迁移和侵袭。ZHANG C等［27］发现LINP1通过抑制TGF-β诱导的EMT，从而控制肺癌细胞的迁移、侵袭。LINC00665可以通过miR-98-5p/AKR1B10 轴激活MAPK 信号通路及其下游基因MMPs，促进肿瘤细胞侵袭和转移［28］。lncRNA JPX 通过miR-33a-5p/Twist1轴激活Wnt/β-连环蛋白信号通路参与EMT进展［29］。LINC00173 作为miR-511-5p 分子海绵，上调其下游靶基因血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor A，VEGFA）的表达，促进肺鳞状细胞癌的发生及血管内皮细胞的增殖和迁移［30］。JIANG L Y 等［31］研究发现，敲除Linc00511 可抑制ZEB2 和基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）表达，促进细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）降解来抑制肺癌细胞迁移和侵袭。而肿瘤抑制基因GAS5可以通过诱导e-钙黏蛋白表达，抑制n-钙黏蛋白表达，调控EMT 过程影响肺癌的侵袭转移［32］。EMT 是决定细胞命运的一个重要过程，影响着肿瘤转移和侵袭，而lncRNA 通过多种方式调控LC 中EMT 过程，提示通过调控这些lncRNA 的表达阻止癌细胞的转移可能是一种新的治疗思路。

4.3 lncRNA 影响LC 细胞增殖能力癌细胞增殖失去控制是肿瘤的特异性表现，相关研究表明，lncRNA 对LC 细胞的增殖分化发挥重要作用。MALAT1 被发现在多种癌组织及癌细胞中表达上调，其表达上调促进肿瘤细胞增殖［33］，主要通过调控PI3K/AKT、MAPK/细胞外信号调节激酶（ERK）、β-连环蛋白/Wnt、Hippo 等途径影响细胞增殖［34］。lncRNA H19 高表达于胚胎组织和包括肺癌在内的肿瘤组织［35］，其通过调控c-jun 和JNK1/2 影响细胞分化和增殖［36］。此外，H19可以作为分子海绵，影响miRNAlet-7 的表达从而调控细胞的增殖、分化［37］。而HOTAIR［38］和ANRIL［39］可通过招募PRC2 复合物来调节转录因子，从而促进肺癌细胞增殖、转移和侵袭，并与患者淋巴结转移、无病生存期短、预后差等相关。结合lncRNA 对肺癌细胞的影响，通过阻断其相关的作用机制，可逆转其对肺癌细胞的作用，从而抑制肺癌的发生发展。

4.4 lncRNA 编码微肽在肿瘤中的作用lncRNA 最初被认为是缺乏蛋白质编码能力的非编码RNA。然而，随着核糖体测序和核糖体新生链复合物测序等技术的出现，大多数lncRNA 被发现具有较短的开放阅读框，因此具有编码功能微肽的潜力［40］。微肽（≤100 个氨基酸）是生理和病理过程的基本调节因子，最近，lncRNA 编码的微肽已被证明在肿瘤发生中具有重要作用，参与了N6-甲基腺苷修饰、肿瘤血管生成、癌症代谢和信号转导等［41］。有研究［42］揭示了lncRNA 编码的微肽MIAC 在肾细胞癌（Renal cell carcinoma，RCC）中的抑癌潜力，它通过直接结合AQP2 蛋白抑制EREG/EGFR 信号通路的激活，从而抑制肾癌的进展和转移，该研究结果强调了微肽MIAC 可以为RCC 的诊断和治疗提供新的策略。在肝细胞癌的相关研究中，有研究者通过质谱分析及实验验证翻译的lncRNA ZFSA1 通过下调 NADH 脱氢酶（NDUFA6、NDUFB4 和NDUFB11）的表达来提高细胞ROS 的产生，从而促进癌细胞迁移，提示翻译的ZFAS1 可能是肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma， HCC）进展中必需的致癌基因［43］。此外，由lncRNA 编码的UBAP1-AST6 蛋白定位于核仁，并优先由肺癌细胞系表达，有研究发现其促进了A549细胞的增殖和集落形成，并证实了UBAP1-AST6 在肺癌细胞中的功能［44］。因此，深入研究生物体内lncRNA 编码微肽的潜在机制，将有助于进一步阐明生物体内的复杂调控过程，并为后续相关疾病的靶向治疗提供新的理论依据。

5 lncRNA用于LC的预后评估

目前已有不少研究证实lncRNA 表达与肺癌患者预后相关，提示lncRNA 具有评估患者预后的临床转化价值。ZHANG Y D 等［45］观察到长期暴露于烟草、矿物粉尘会导致MDIG（矿物粉尘诱导基因）水平升高，MDIG 表达上调，导致组蛋白H3 赖氨酸9（Histone H3 lysine9，H3K9）的三甲基化下调，从而增强H19 的表达，H19 过表达的肺癌患者生存率较低［46］。LCAT1 在肺癌组织中表达上调，其通过海绵化miR-4715-5p来调节RAC1的功能，已被证实与患者不良预后有关［47］。lncRNA RMRP（线粒体RNA加工核糖核酸内切酶的RNA 成分）被发现在癌症的发生发展中起重要作用，并与癌症患者的预后密切相关，在NSCLC 中RMRP 表达水平显著升高，且其高表达与患者生存率呈负相关［48］。此外，有些lncRNA的表达下调也与不良预后息息相关。如MEG3的低表达与肿瘤病理分期较晚和肿瘤密切有关，预示患者生存期较短［49］。SPRY4 已被证明是肿瘤抑制基因，SPRY4-IT1在NSCLC组织样本表达降低，其表达降低可能是NSCLC 预后不良因素［50］。TUG1 的低表达与较晚的TNM 分期、肿瘤大小以及较差的总生存率有关（P＜0.001），TUG1 在肺癌细胞系中的敲低增加了体外细胞增殖和体内肿瘤生长［51］，通过单变量和多变量分析显示，TUG1 是总生存率的一个独立预测因素（P＜0.001）。

6 结论与展望

lncRNA 是研究肿瘤诊断和治疗的重要分子。迄今为止，虽然已经发现了许多lncRNA，但他们的功能表征和重要性仍有待进一步研究。尽管有很多的研究证实了lncRNA 在肺癌中的作用。然而，这些研究大多集中在NSCLC 上，而对最致命的肺癌亚型SCLC 的研究却很少。由于同一种lncRNA 可能在不同的肺癌亚型中表达，且具有不同的功能，在NSCLC 中的研究结果不一定适用于其他亚型的LC。因此，迫切需要对lncRNA 进行更深入的功能研究，探讨其在病理生理过程中的作用机制，以提高其在肺癌诊疗过程中的临床转化价值。此外，lncRNA 具有组织特异性且可以在血液中被检测到，而血液检查具有创伤小、易于获取、患者经济负担小等优点，血液中lncRNA 的检测可作为一种新的LC 诊断方法。lncRNA 除了作为肺癌的潜在生物标记物外，在肺癌的治疗方面，通过调控相应lncRNA的表达可以增加LC 的治疗选择。但目前仍有一些问题有待解决，如：如何靶向这些lncRNA？如何确保治疗性lncRNA的安全性？