肺腺癌转录本1 及其信号通路与非小细胞肺癌的关系研究进展

王雅安，李标，田树红

1 海南医学院第二附属医院胸外科，海口 570311；2 海南医学院海南省药物安全性评价研究中心

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，80%～85%为非小细胞肺癌（NSCLC）［1-2］。据统计，肺癌的发病率及死亡率呈逐年上升趋势，严重威胁患者的生命安全［3-4］。肺癌早期症状隐匿，通常在晚期被发现，此时可能已发生侵袭和远处转移。长链非编码RNA（LncRNA）肺腺癌转录本1（MALAT1）在NSCLC等多种肿瘤中过表达。然而，MALAT1 在NSCLC 发生、发展中的确切机制尚不清楚。本文对MALAT1及其信号通路与NSCLC 的关系进行综述，重点阐述了MALAT1与NSCLC发生、发展相关的信号通路。

1 MALAT1的结构及功能

1.1 MALAT1 的结构与生物成因 MALAT1 是一种lncRNA，位于11q13，是第一个被确定为早期NSCLC 独立预后生物标志物的lncRNA。MALAT1因其在预测早期NSCLC 转移和生存的临床意义而得名。MALAT1在其3'端具有已知且保守的三螺旋三级结构，协变分析还支持三螺旋区域附近的其他特定二级结构［5］。MALAT1 在人类各种类型细胞和正常组织中广泛表达，在NSCLC 中表达上调。MALAT1 参与多种分子信号通路的调节，如MALAT1/miR-491-5p/泛素偶联酶2C（UBE2C）通路、MALAT1/miR-185-5p/鼠双微体4（MDM4）、MALAT1-叉头框蛋白P3（FOXP3）-轧棉厂复合亚基1（GINS1）轴、MALAT1/miR-374b-5-p/富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子7（SRSF7）轴、MALAT1/miR-200a/锌指E 盒结合同源盒因子（ZEB）轴，导致NSCLC 细胞增殖、死亡、迁移、侵袭、免疫、血管生成和致瘤性的改变。

1.2 MALAT1 在肺稳态中的作用 肺稳态是指维持肺的正常结构和功能所必需的生理过程和细胞活动的平衡，包括气道、肺泡、血管和肺组织其他组成部分的正常功能。MALAT1 参与气体交换、免疫防御、气道清除以及适当的细胞生长和分化等肺稳态的关键过程。MALAT1 在肺内上皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞和免疫细胞中表达，调节细胞，增殖、迁移、凋亡、上皮-间充质转化（EMT）过程［6］，与肺部疾病（哮喘、慢性阻塞性肺疾病和癌症）进展相关［7］。MALAT1提供靶点来调节肺部的平滑肌细胞和上皮细胞增殖、凋亡，以限制肺血管和气道重塑。相关机制如下：①siRNA 沉默气道平滑肌细胞中的MALAT1 后，细胞中的半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶3、促凋亡蛋白Bax、上皮钙黏蛋白表达上调；神经钙黏蛋白、Bcl-2 和β 连环蛋白的表达下调，导致细胞活力、迁移和侵袭能力降低，并诱导细胞凋亡［8］。②MALAT1 可通过下调miRNA-216a 表达来促进气道重塑，导致气道阻塞［8］。③MALAT1 抑制mRNA帽结合蛋白表达，并激活Akt途径，促进血小板源性生长因子BB 诱导的气道平滑肌细胞增殖和迁移［9］。④敲低MALAT1，可调节miRNA-133a/赖氨酸受体2轴来保护支气管/气管平滑肌细胞免受损伤［10］。⑤MALAT1 介导肺泡上皮细胞和抗原呈递细胞（DC）间的串扰，影响DC 成熟、凋亡、趋化性及其因子的产生［11］。⑥MALAT1 通过抑制miR-503/TLR4信号轴促进肺动脉平滑肌细胞增殖和迁移，并抑制其凋亡［12］。⑦MALAT1与miR-30c-5p结合影响下游靶点如细胞生长因子、N6-甲基腺苷RNA 结合蛋白2 的靶标和自噬来调节肺泡上皮细胞EMT［13］。⑧MALAT1 通过与miR-204 结合并释放ZEB1 促进支气管上皮细胞EMT［14］。

2 MALAT1在NSCLC诊断中的应用

MALAT1 是一种相对稳定的RNA 转录本，半衰期为9～12 h，这可能是由于其3′端具有三重螺旋结构。半衰期长使MALAT1极易在肿瘤组织和体液中被检测到。研究表明，在NSCLC 中，MALAT1 的高表达与肿瘤转移、TNM 分期、血管侵犯、分化和复发显著相关［15］。

RONG 等［16］发现，NSCLC 患者血清外泌体中的MALAT1 水平较高，这表明外泌体衍生的MALAT1也可反映NSCLC 细胞的生物学变化。ZHANG 等［17］发现，NSCLC 患者血清外泌体中MALAT1 的表达上调，且外泌体MALAT1 的水平与肿瘤分期和淋巴结转移呈正相关。表明，外泌体中的MALAT1 也可作为一种基于血清的肿瘤生物标记物来诊断和预测NSCLC。液体活检通过检测游离的循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA 片段、循环RNA 和外泌体中的肿瘤相关指标［18］，对癌症的早期诊断具有重要意义。其优势在于取样无创，减少活组织检查的危害。但血液中MALAT1 的表达水平较低，灵敏度差［19］。RTPCR 检测血液中的MALAT1 虽然取得了进展，但操作复杂、所需血清量大、设备昂贵。CHEN 等［20］研究表明，基于新型超灵敏丝网印刷碳电极（SPCE）的电化学生物传感器检测血液中的MALAT1，更加快速、灵敏、价格低廉，这为MALAT1 在NSCLC 诊断中的广泛应用提供了可能。

3 MALAT1相关信号通路与NSCLC发生、发展的关系

3.1 MALAT1/miR-202 通路 MALAT1 通过下调miR-202 的表达，促进NSCLC 增殖和侵袭。miR-202通过抑制STAT3 的活性降低NSCLC 细胞活力，削弱了细胞的迁移能力和侵袭性［21］。双荧光素酶报告实验证实miR-202 直接与MALAT1 的3'-UTR 结合。与MALAT1-WT 质粒和miR-202 mimics 共同转染的HEK293T 细胞的荧光素酶活性显著降低，而与MALAT1-Mut 质粒和miR-202 mimics 共同转染的细胞则无变化。这表明MALAT1的3'-UTR 与miR-202是互补配对的。此外，MALAT1 和miR-202 在Ago2颗粒中都有富集。RNA 牵引实验表明，过表达miR202 的细胞特异性地降低了内源性MALAT1 表达。敲除MALAT1 会升高miR-202 的表达，但异位表达MALAT1会降低miR-202的表达，表明MALAT1对miR-202 有负向调控作用。此外，与邻近的正常组织相比，miR-202 在NSCLC 组织中的表达明显下调。在NSCLC 中，miR-202 与MALAT1 的表达呈反比。MALAT1 通过靶向miR-202 促进NSCLC 细胞增殖、迁移［22］。

3.2 MALAT1/miR-185-5p/MDM4 MALAT1 通过调节miR-185-5p/MDM4 轴加速NSCLC 进展。MDM4 是p53 肿瘤抑制因子的反向调节因子，可促进NSCLC 进展，在NSCLC 中作为miRNA（miR-1205、miR-34a-5p）的靶标。MDM4 在NSCLC 组织和细胞中表达上调，MDM4 的丰度与NSCLC 组织中MALAT1 水平呈正相关，敲低MDM4 阻碍NSCLC 细胞增殖、迁移、侵袭，促进细胞凋亡。MDM4 过表达可部分推翻MALAT1 沉默诱导的NSCLC 增殖、迁移、侵袭、凋亡的影响。表明MALAT1可能通过升高MDM4 表达来调节NSCLC 的进展。miR-185 可诱导NSCLC 细胞停滞于G1期［23］。miR-185-5p 表达上调抑制NSCLC 细胞增殖、迁移和侵袭，促进其凋亡［24］。双荧光素酶报告实验证明，miR-185-5p 是MALAT1的靶标；在NSCLC 细胞中miR-185-5p 被MALAT1 反向调节，这意味着MALAT1 可能通过miR-185-5p参与NSCLC 进展。miRNA 可通过mRNA 降解或靶基因的翻译抑制来调节基因表达［25］。miR-185 可通过靶向Kruppel 样因子7 或小鼠胸腺瘤病毒癌基因同源物来阻碍NSCLC 的恶性行为进展。此外，miR-185-5p 模拟物可通过海绵促铁蛋白靶标抑制NSCLC 细胞增殖。 miR-185-5p 靶向MDM4 和MALAT1的过表达可部分逆转miR-185-5p模拟物对MDM4的影响。敲低MALAT1可能通过上调NSCLC中miR-185-5p 表达和降低MDM4 表达来抑制NSCLC 细胞生长、转移，促进细胞凋亡，从而抑制NSCLC的进展［26］。

3.3 MALAT1-FOXP3-GINS1 轴 MALAT1 调节FOXP3 泛素化，影响GINS1 转录并驱动NSCLC 细胞增殖。FOXP3 属于叉头/翼螺旋转录因子家族，为NSCLC 中GINS1 转录的关键转录因子［27］，FOXP3 的活性通过磷酸化、乙酰化、泛素化和甲基化进行精细修饰。GINS1 是DNA 复制叉上Cdc45-Mcm-GINS 解旋酶的一部分，在DNA 复制起始和延伸中起关键作用。GINS1 在NSCLC 中高表达。稳定敲除MALAT1可在体外和体内降低GINS1 启动子活性，抑制NSCLC细胞增殖。将GINS1启动子报告质粒瞬时转染到MALAT1 沉默的细胞中，沉默MALAT1 显著降低GINS1 启动子活性，FOXP3 位点A、B 突变体的启动子活性部分降低，表明FOXP3 直接结合GINS1 的启动子。MALAT1 的两个区域优先与FOXP3 结合，其ZF、LZ 结构域都可与STUB1 相互作用。MALAT1干扰了STUB1-FOXP3 的相互作用，从而减少了STUB1介导的FOXP3泛素化和降解［28］。

3.4 MALAT1/miR-374b-5-p/SRSF7 轴 MALAT1在体外和体内通过miR-374b-5-p/SRSF7 轴促进NSCLC 的进展。miR-374b-5p 在NSCLC 组织中表达下调。功能实验表明miR-374b-56 的过表达抑制了NSCLC 细胞增殖、迁移和侵袭，并促进细胞凋亡。富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子7（SRSF7）是富含丝氨酸/精氨酸的蛋白质家族的一员，在调节基因表达方面起至关重要的作用。SRSF7 可以特异性结合RNA，并参与各种前mRNA 的选择性剪接。SRSF7在NSCLC 组织中上调，且NSCLC 组织中SRSF7 mRNA 表达与MALAT1 表达呈正相关。SRSF7 过表达增强了MALAT1 对NSCLC 细胞的作用。以上结果表明MALAT1 通过调节SRSF7 表达在NSCLC 中发挥促肿瘤作用。SONG 等［29］通过生物信息学分析预测miR-374b-5p 是MALAT1 的靶标，并用双荧光素酶报告基因实验加以证实。miR-374b-5p 直接靶向下调SRSF7表达，而MALAT1通过靶向miR-374b-56上调SRSF7表达，从而促进NSCLC的发展。

3.5 MALAT1/miR-200a 轴 LncRNA MALAT1 作为miR-200a海绵促进NSCLC细胞增殖。miRNA-200家族由五个成员组成，包括miR-200a、miR-141、miR-200b、miR-200c 和miR-429。荧光素酶报道基因测定显示MALAT1 和miR-200a 间存在直接结合位点。miR-200 家族成员通过直接靶向锌指E-盒结合同源盒因子1（ZEB1）和2（ZEB2）来抑制EMT。ZEB1 和ZEB2 通过与E 盒元件结合来抑制miR-200启动子的活性，提示ZEB 和miR-200 间存在反馈回路。MALAT1 过表达的NSCLC 细胞中ZEB1 相对表达上调，但miR-200a 抑制剂并未抑制其高表达。MALAT1 通过与miR-200a 相互作用最终促进NSCLC 细胞增殖。因此miR-200a/MALAT1 轴可以作为NSCLC的治疗靶点［30］。

MALAT1 可能在NSCLC 病理生理学中具有重要作用，可通过多种途径介导NSCLC 的发生、发展和治疗。但目前仍面临不少问题，如MALAT1 的改变是否有触发因素，MALAT1 的不同转录本是否具有不同的功能等。MALAT1 敲除小鼠在发育、基因表达和生理功能上均未引起明显表型，这与MALAT1 在体外参与NSCLC 的发生、发展不一致，因此需进一步探索。深入了解MALAT1 在NSCLC中的作用和调控机制，可为NSCLC 的诊断和靶向治疗提供新方向。