李艷利 張詩夢 汪菊 金由辛

①副教授，③碩士研究生，④教授，上海大學生命科學學院，上海 200444；②碩士研究生，共同第一作者，南京醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院，南京 210029

*國家自然科學基金項目(31170750)資助

長鏈非編碼RNA在癌癥中的研究進展*

李艷利①張詩夢②汪菊③金由辛④

①副教授，③碩士研究生，④教授，上海大學生命科學學院，上海 200444；②碩士研究生，共同第一作者，南京醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院，南京 210029

*國家自然科學基金項目(31170750)資助

lncRNA；癌癥；轉錄后調控

長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA, lncRNA)是一類轉錄本長度超過200個核苷酸的非編碼RNA，通常不編碼蛋白質。隨著研究的進展，人們發(fā)現lncRNA來源復雜、功能各異，在表觀遺傳學、轉錄水平、轉錄后水平等多個水平發(fā)揮著重要的作用。筆者旨在介紹lncRNA的來源及生物學功能，并著重闡述其在癌癥生物學中的研究進展。

人類基因組計劃研究結果表明，人類基因組僅含約20 000個蛋白質編碼基因，占整個基因組序列的比例＜2%，而4%～9%的基因組序列被轉錄為非編碼RNA(noncoding RNA, ncRNA)，其中具有重要調控作用的ncRNA有微小RNA(microRNA)、長鏈ncRNA(long noncoding RNA, lncRNA)等[1-2]。lncRNA廣泛地存在于真核生物的細胞核與細胞質中，一般長度為200 bp到100 kb，缺乏明顯的開放式閱讀框，無或少有蛋白質編碼功能，在生物體的多個水平(表觀遺傳學、轉錄水平、轉錄后水平等)調控基因的表達[1]。lncRNA因對細胞有重要的調節(jié)作用而成為近來研究的熱點。已有的研究表明，lncRNA特異性的表達與癌癥等多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關，本文將就lncRNA的主要來源、生物學功能及其在癌癥生物學中的研究進展做一綜述。

1 lncRNA的來源

絕大多數的lncRNA由 RNA聚合酶II轉錄生成，其來源主要包括以下5個方面(圖1)[2]：①編碼蛋白的基因結構(左)被破壞而變成具有功能的lncRNA(右)，如無活性的X染色體的特異轉錄本(X-inactive specific transcript, Xist)的產生即經歷了一個從原始蛋白編碼基因到合并了一些可轉座序列的變化過程；②兩個不轉錄且完全分隔開的序列在染色體重排后合并成含有多個外顯子的lncRNA，例如狗的一個ncRNA(表達序列標簽為BM537447、CO597044和DN744681)的產生就是經歷了這種變化；③基因經反轉錄轉座產生具有功能的非編碼返座基因或不具功能的非編碼返座假基因，如在鼠中發(fā)現的Neat2(nuclear enriched abundant transcript 2)和AK019616(a mouse testisderived lncRNA)；④lncRNA基因(右)中鄰近重復序列發(fā)生兩次串聯重復事件，如在真獸亞綱動物中發(fā)現的印記基因簇中的lncRNA基因Kcnq1ot1；⑤可轉座元件的插入(圖中綠三角形)而產生有功能的lncRNA基因，這在嚙齒動物與類人猿中有所發(fā)現，即BC1(brain cytoplasmic RNA 1)和BC200(brain cytoplasmic RNA 200-nucleotide)。

隨著生物信息學的發(fā)展，有關lncRNA的數據庫也逐漸形成和完善(表1)[1]。

圖1 lncRNA的來源[2]

2 lncRNA的生物學功能

lncRNA起初被認為是轉錄的“噪音”，是RNA聚合酶II轉錄的副產物，不具有生物學功能。然而，近年來的許多研究表明，lncRNA以RNA的形式調控蛋白編碼基因在表觀遺傳水平、轉錄水平、轉錄后水平等多種層面的表達調控，并且參與了染色體沉默、基因組印記現象，以及染色質修飾、轉錄激活、轉錄干擾、轉錄后調控、核內運輸、調節(jié)原癌基因活化等多種重要的調控過程[3]。它既可以抑制蛋白編碼基因的表達，亦可活化某些蛋白編碼基因表達，作用機制也多種多樣。

目前人們所認為的lncRNA的功能歸類為如下9種(圖2)：①在編碼蛋白基因的上游非編碼的啟動子區(qū)(棕紅色)轉錄出lncRNA，抑制RNA聚合酶Ⅱ的募集從而下調鄰近的下游基因(藍色)表達，如在啤酒酵母中發(fā)現的一種非蛋白編碼基因轉錄出的RNA SRG1能夠干擾基因SER3的表達[3]；②在編碼蛋白基因的上游非編碼的啟動子區(qū)(棕紅色)轉錄出lncRNA，介導染色質重塑及組蛋白修飾從而激活下游基因的表達，譬如在釀酒酵母中發(fā)現的2個PHO84的反義轉錄本能夠通過介導組蛋白的去乙?；种芇HO84的轉錄[3]；③lncRNA(紫色，反義轉錄本)與蛋白編碼基因的正義轉錄本(核內不均一RNA, hnRNA)部分堿基互補配對形成雜合雙鏈，阻止剪接體識別hnRNA上的剪接位點，進而干擾mRNA的剪切，產生不同的剪切形式，如天然反義轉錄本(natural antisense transcript, NAT)能參與調控Zeb2蛋白的可變剪接[3-4]；④通過與蛋白編碼基因的轉錄本形成互補雙鏈，進一步在Dicer酶作用下產生內源性的siRNA，調控基因的表達水平，如在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現，當過表達饑餓狀態(tài)高表達的ncRNA rncs-1(RNA noncoding, starvation up-regulated)時，體內的siRNA也隨之增加[3]；⑤通過結合到特定蛋白質上，lncRNA轉錄本能調節(jié)相應蛋白質的活性，如在脊椎動物中發(fā)現的Dlx2蛋白(the homeodomain-containing protein)僅在結合Evf-2 ncRNA后才能被激活，從而發(fā)揮其轉錄增強因子的作用[3]；⑥作為結構組分與蛋白質形成核酸蛋白復合體，如在哺乳動物中l(wèi)ncRNA MEN ε/β是作為亞細胞核副斑(paraspeckle)的關鍵RNA組分，在核副斑的形成過程及結構穩(wěn)定的維持中發(fā)揮重要作用[3]；⑦通過結合到特定蛋白質上改變該蛋白的細胞質定位，如NRON (noncoding repressor of NFAT)能介導轉錄因子NFAT(nuclear factor of activated T cells)的核轉運，即專一性抑制NFAT在核內的積累，進而調控其靶基因的轉錄[3]；⑧作為小分子RNA，如miRNA、piRNA的前體分子轉錄[3]；⑨通過堿基互補配對原則識別結合RNA誘導的沉默復合體(RNA-induced silencing complex, RISC)中的miRNA，發(fā)揮miRNA海綿吸附作用，從而抑制miRNA的調控功能[5-7]。雖然近些年來關于lncRNA的研究進展迅速，但絕大部分的lncRNAR的功能仍然是不清楚的。

表1 公共lncRNA數據庫[1]

圖2 lncRNA的生物學功能

3 lncRNA在癌癥中的研究

隨著對lncRNA在細胞生物學中的功能的深入研究，大量臨床觀察和實驗顯示，失調的lncRNA可通過多種途徑調節(jié)DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質重塑和作為miRNA的前體，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用?，F就中國發(fā)病率較高的腫瘤與lncRNA的關系做一個總結。

3.1 肺癌

自從在非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)中發(fā)現lncRNA轉移相關肺腺癌轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1, MALAT1)以來，人們一直在探討MALAT1在肺癌癌變中的機制。Tano等[8]采用基因敲除和基因表達芯片技術，發(fā)現下調MALAT1表達后，癌細胞的遷移受到明顯抑制，且AIMI、LAYN、CTHRC1等與細胞運動相關基因表達下調，而細胞增殖并未受到影響。Schmidt等[9]采用原位雜交技術分析了352 例NSCLC及其癌旁組織，發(fā)現35%高表達MALAT1，其表達與腺癌和大細胞癌高度相關，而與性別、年齡、吸煙、腫瘤大小、淋巴結轉移、腫瘤分期及鱗狀細胞癌無關，但是MALAT1高表達與鱗狀細胞癌患者的不良預后有關。在小鼠胚胎成纖維細胞NIH3T3中過表達MALATl，顯著增加了該細胞的遷移能力，同時發(fā)現細胞生長、運動、增殖、信號傳導和免疫調控等相關基因表達均上調。抑制NSCLC細胞系A549中MALAT1的表達，在體外能明顯抑制細胞遷移，在體內則明顯抑制細胞生長。這些結果提示MALAT1具有促進腫瘤生長的功能，其表達水平與腫瘤患者的生存期呈負相關。Gutschner等[10]通過鋅指核酸酶(zinc-finger nucleases, ZFNs)技術建立MALAT1敲除的肺癌細胞，發(fā)現與野生型的腫瘤細胞相比，MALAT1缺失模型的腫瘤體積更小、轉移程度更低，其缺失是通過下調基因的表達而不是選擇性剪接發(fā)揮作用，MALAT1的反義寡核苷酸則能抑制其對瘤體轉移的促進作用。這也為肺癌的治療提供了新的潛在的靶點。

Nakagana等[11]采用實時定量PCR(quantitative real-timePCR, qRT-PCR)的方法對77例NSCLC組織中的lncRNA HOX轉錄反義RNA(HOX transcript antisense RNA, HOTAIR)表達水平進行檢測，發(fā)現其中有17例NSCLC中的HOTAIR表達水平是正常組織中的2倍以上，并且腫瘤體積越大、TN分期越高、淋巴轉移越嚴重、術后患者的無癌間期越短，以及腦部轉移能力越強，HOTAIR的高表達水平也就越高。體外的實驗也表明，高表達HOTAIR的NSCLC細胞 A549的遷移能力及非貼壁生長的能力增強。這些都顯示了HOTAIR與肺癌的發(fā)生與發(fā)展相關。Ono等[12]檢測了35 例小細胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)臨床樣品，以及10種SCLC細胞系中HOTAIR的表達情況，發(fā)現它在單純的SCLC組織中表達水平明顯升高，且與淋巴結轉移和復發(fā)呈正相關。體外實驗的研究發(fā)現下調SCLC細胞系SBC-3的HOTAIR表達可以抑制細胞活性及侵襲能力，同時與細胞黏附相關基因如ASTN1、PCDHA1以及黏蛋白相關的基因MUC5AC表達上調，神經元生長和信號轉導相關基因NTM和PTK2B表達則下調。結果提示HOTAIR在SCLC中起著癌基因的作用，可能作為診斷標志物和治療的靶標。

Qiu等[13]的研究顯示lncRNA結腸癌相關轉錄本2(coloncancer-associated transcript 2, CCAT2)在NSCLC組織中顯著高表達，其表達水平約為癌旁組織的7.5倍，其高表達只與腺癌有關，與鱗癌無關。下調CCAT2表達可以明顯抑制NSCLC細胞的增殖和侵襲。

Han等[14]通過檢測50例NSCLC及癌旁組織，發(fā)現肺癌組織中的lncRNA生長阻滯特異性基因6的反義RNA1(growth-arrest-specific gene 6 antisense RNA 1, GAS6-AS1)呈顯著低表達，且與腫瘤的淋巴結轉移和遠端轉移能力呈負相關。結果提示GAS6-AS1可能在肺癌的發(fā)生發(fā)展中起著抑癌基因的作用。Lu等[15]檢測了44例NSCLC組織及7種NSCLC細胞株中l(wèi)ncRNA母系表達基因3(materally expressed gene3, MEG3)，結果顯示MEG3的表達均顯著下調，其低表達與腫瘤的分期及體積大小呈負相關。體外實驗的結果表明，高表達MEG3能顯著促進NSCLC細胞SPCA-1和A549的生長、抑制其凋亡，但對細胞的侵襲沒有影響，體內實驗結果也顯示高表達MEG3的NSCLC細胞SPCA-1生長受抑制。結果提示MEG3在NSCLC中起著抑癌基因的作用。

此外，Yang等[16]采用芯片技術發(fā)現3種lncRNA(BX648420、ENST00000366408和AK126698)在A549細胞的順鉑耐藥性方面起著重要作用，其中AK126698可以通過靶向Wnt通路介導肺癌治療中的順鉑耐藥性。然而，這些lncRNA與肺癌的具體作用機制尚不清楚。

3.2 胃癌

lncRNA在胃癌領域的研究才剛剛起步。Yang等[17]通過對20例胃癌患者的胃癌組織進行qRT-PCR分析發(fā)現，相比較正常的胃組織，胃癌組織中的lncRNA結腸癌相關轉錄本1(CCAT1)顯著升高，且其高表達與原位瘤的生長、淋巴結轉移及遠端轉移呈正相關。細胞水平的實驗結果顯示，CCAT1的高表達可以促進細胞的增殖和遷移。接著對其作用方式的研究發(fā)現，轉錄因子c-Myc可通過直接結合到CCAT1的啟動子區(qū)域的E-box元件上啟動CCAT1的轉錄，從而促進胃癌細胞的增殖與遷移，下調c-Myc的表達則降低CCAT1的表達水平，胃癌細胞的增殖和遷移也減緩。

Song等[18]用lncRNA微陣列芯片技術發(fā)現，相較于正常的癌旁胃組織，胃癌組織中有135個lncRNA的表達水平變化大于2倍，其中下調較明顯的是FER1L4、uc001lsz、BG491697、AF131784和uc009ycs，而上調較顯著的是H19、HMlincRNA717、BM709340和BQ213083。研究還發(fā)現，H19在胃癌和肝癌細胞系中高表達，而在肺癌和前列腺癌細胞系中低表達；uc001lsz在胃癌、肺癌和肝癌細胞系中低表達，而在前列腺癌細胞系中高表達，并且uc001lsz的低表達與胃癌的TNM分期相關，提示其低表達可能作為胃癌早期的診斷標志物。Yang等[19]發(fā)現，H19在胃癌組織和胃癌細胞系中表達顯著升高，上調表達H19可促進胃癌細胞的增殖，而下調H19后可導致胃癌細胞的凋亡。RNA免疫共沉淀及RNA Pull down實驗結果顯示，H19可以與p53蛋白相結合，上調H19表達水平可以抑制p53蛋白的表達并降低p53靶基因Bax的表達水平。這些結果表明H19高表達與胃癌的分子病因學密切相關，并且在胃癌治療方面具有潛在的應用價值。還有研究顯示，另外3種lncRNA，即小泛素樣修飾蛋白1假基因3(small ubiquitin-like modifier 1 pseudogene 3, SUMO1P3)、長鏈基因間非編碼RNA00152(long intergenic non-coding RNA 00152, LINC00152)和肝癌中高度上調的lncRNA(highly upregulated in liver cancer, HULC)，在胃癌組織中表達顯著升高。SUMO1P3高表達與腫瘤大小、分化情況及淋巴轉移呈正相關[20]。LINC00152在胃癌患者的胃液及胃癌細胞系中表達水平也明顯上升，且與腫瘤的侵襲能力呈正相關[21]。HULC在胃癌細胞系中表達明顯上調，且與腫瘤的淋巴結轉移、遠端轉移能力呈正相關[22]，上調胃癌細胞系中HULC的表達可促進細胞增殖和侵襲能力、抑制細胞凋亡，下調其表達則表現出相反的結果[22]。

Sun等[23]對檢測了72例胃癌組織中l(wèi)ncRNA MEG3的表達水平，結果發(fā)現MEG3在胃癌組織中表達明顯下降，是正常胃組織中的0.377倍，但是其低表達與患者年齡、性別、淋巴結轉移等沒有相關性。細胞水平的研究結果也顯示高表達MEG3可以抑制胃癌細胞的增殖，促進胃癌細胞的凋亡，抑制MEG3的表達則可促進胃癌細胞的增殖。此外，相關機制研究結果提示MEG3的表達受到甲基化修飾的調控，細胞內高表達MEG3能促進p53蛋白的表達水平。這些結果表明MEG3的低表達在胃癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。Sun等[24]還報道了胃癌組織中的lncRNA AC096655.1-002含量顯著降低，且其低表達與腫瘤的淋巴結轉移、遠端轉移、腫瘤分期及分化成正相關。

3.3 肝癌

肝癌在中國的死亡率僅次于胃癌和食管癌，也是研究的重點。Lai等[25]研究發(fā)現lncRNA MALAT1在9株肝細胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)細胞系中均高表達，其中4株細胞系中表達水平為正常肝細胞的2倍以上，在52對肝癌和相應的癌旁組織中，38例肝癌組織中的MALAT1表達水平明顯高于癌旁組織。為了研究MALAT1在肝癌進展中的作用，研究人員進一步檢測了60例接受肝移植治療的肝癌患者的肝癌組織中MALAT1的表達水平，分析發(fā)現高表達MALAT1與年齡、性別、腫瘤大小、組織學分期及門靜脈癌栓沒有相關性，而與腫瘤的數量及術前甲胎蛋白(alpha fetal protein, AFP)含量呈正相關，并且3年無疾病生存率明顯降低，尤其是超出米蘭標準(用于衡量和定義早期肝癌的，指單個腫瘤直徑不超過5 cm或較多發(fā)的腫瘤少于3個并且最大直徑不超過3 cm，沒有大血管侵犯現象，也沒有淋巴結或肝外轉移的現象)的患者更可能在肝移植后肝癌復發(fā)。此外，下調肝癌細胞HepG2中MALAT1的表達能明顯抑制細胞增殖、遷移和浸潤，增加細胞對凋亡刺激的敏感性。這都表明MALAT1在肝癌的發(fā)展及轉移中起著重要作用，可以作為肝移植后腫瘤復發(fā)的標志物及藥物治療的新靶點。

Yang等[26]采用qRT-PCR方法檢測了110對肝癌及癌旁組織(其中60個肝癌患者進行了肝移植)中HOTAIR的表達，發(fā)現HOTAIR在肝癌組織中明顯高表達，且在肝移植病人中可能作為肝癌復發(fā)的獨立標志物，在超出米蘭標準的患者中，HOTAIR高表達病人的無復發(fā)生存期明顯縮短。細胞水平的研究也顯示下調肝癌細胞中HOTAIR的表達能明顯降低細胞活力及遷移能力，增加細胞對TNF-α誘導凋亡的敏感性及對化療藥物順鉑和阿霉素的敏感性。隨后，Geng等[27]檢測了63例肝切除HCC患者中HOTAIR的表達情況，結果也顯示在癌組織中表達水平明顯升高，并且與淋巴結轉移呈正相關，HOTAIR高表達HCC患者肝臟切除后復發(fā)的風險性也高。體外研究的結果還表明下調HCC細胞中HOTAIR的表達，明顯抑制細胞增殖，且與細胞運動及轉移相關的分子基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase-9, MMP9)和血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)在細胞內的表達量也明顯降低。這些結果提示HOTAIR可能作為HCC淋巴結轉移的潛在標志物。由于HCC患者血管生成活躍，其生存率仍然較差。然而HCC中血管生成的具體機制仍不十分清楚。Yuan等[28]研究發(fā)現HCC中微血管浸潤(microvascular invasion in HCC, MVIH)相關的lncRNA MVIH在HCC組織中高表達，在215例HCC患者中，MVIH的高表達與微血管浸潤率及較高的腫瘤淋巴結轉移分期呈正相關，而無復發(fā)生存率和總生存期均明顯降低。小鼠動物模型中的研究結果還顯示，MVIH通過激活血管生成進而促進腫瘤的生長和肝內轉移。

隨著研究的進展，發(fā)現lncRNA在乙肝病毒(viral hepatitis type B, HBV)相關性HCC中發(fā)揮著重要作用。Yang等[29]采用微陣列和qRT-PCR等方法分析了HBV相關肝癌中差異表達的lncRNA，發(fā)現HEIH(HCC中高表達, high expression in HCC)的表達水平與肝癌復發(fā)顯著相關，是一個獨立的生存預后因素。研究還發(fā)現，HEIH在肝癌細胞系中高表達，下調其表達可以抑制細胞增殖，將細胞阻滯在G0/G1期。研究結果表明HEIH是一種促癌的lncRNA，并提示它可能是肝癌發(fā)展中重要的調控中心。Panzitt等[30]采用cDNA芯片技術檢測了46例HCC組織，首次發(fā)現在肝癌中高度上調表達(highly up-regulated in liver cancer, HULC)的lncRNA。Liu等[31]發(fā)現HULC中的rs7763881位點的變異基因型降低了HBV頑固攜帶者患肝癌的風險性。Xie等[32]檢測了30例 HCC患者及20例正常人肝組織及血漿中HULC的表達水平，結果顯示HULC在HCC組織及血漿中均明顯高表達，且其表達水平與Edmondson的分級和(或)HBV+的肝癌患者呈正關。Huang等[33]研究發(fā)現HBx(Hepatitis B Virus X Protein)轉基因小鼠中下調表達的lncRNA Dreh(down-regulate dexpression by HBx, Dreh)作為腫瘤抑制因子能夠在體內及體外抑制HBV-HCC細胞的生長和轉移，其機制是Dreh可與中央絲蛋白結合抑制其表達，從而改變正常的細胞骨架結構以抑制腫瘤轉移。該研究還發(fā)現了人Dreh的同源RNA(hDREH)在HBV相關的HCC中通常是下調的，這與肝癌的生存率差相關。該研究表明Dreh在HBV相關HCC中發(fā)揮抑癌作用，有望成為預言其生存期的新型生物標志物，也可能成為治療新靶點。

3.4 食管癌

食管癌是人類常見的惡性腫瘤，其死亡率僅次于胃癌。Lü等[34]等采用原位雜交和qRTPCR方法分別檢測了93對石蠟包埋和30對新鮮的食管鱗癌(esophageal squamous cell cancer, ESCC)及對應的癌旁組織中HOTAIR的表達水平，發(fā)現在ESCC組織中表達顯著升高，并且和瘤體大小、臨床分期、淋巴結轉移呈正相關，與腫瘤分化程度及5年生存率呈負相關。細胞水平的研究也顯示下調HOTAIR后，細胞增殖、克隆形成及侵襲遷移能力均被明顯抑制。該研究提示HOTAIR在ESCC的發(fā)展中起著重要作用，有可能成為其診斷標志物。隨后3個研究小組也分別證實了HOTAIR在ESCC中高表達，起著促癌作用[35-37]。Ge等[37]還報道了HOTAIR可通過促進組蛋白H3K27甲基化、抑制WIF-1基因表達進而激活Wnt信號通路來促進ESCC細胞的轉移。Wang等[38]用qRTPCR方法檢測了73對ESCC及其癌旁組織，發(fā)現前列腺癌上調的lncRNA1(prostate cancer-upregulated long noncoding RNA1, PlncRNA-1)在ESCC組織中表達水平明顯升高，其高表達與腫瘤的臨床分期及淋巴結轉移呈正相關，體外的研究也顯示敲除PlncRNA-1能抑制細胞增殖、促進細胞凋亡。Li等[39]分析了360對ESCC及癌旁組織中長鏈基因間非蛋白編碼RNA(long intergenic non-protein coding RNAs, lincRNAs)，發(fā)現由緊鄰轉錄因子POU3F3的基因編碼的lincRNA(lincRNA encoded by a gene located next to POU3F3, linc-POU3F3)在ESCC中顯著高表達，在ESCC細胞內上調linc-POU3F3表達后可促進細胞增殖及克隆形成，使POU3F3 mRNA表達水平降低，下調linc-POU3F3則使POU3F3 mRNA水平升高。其機制是linc-POU3F3與組蛋白甲基化酶EZH2 mRNA相互作用，促進POU3F3基因的甲基化水平。下調linc-POU3F3后的ESCC細胞在動物體內的生長也明顯減慢。

Wu等[40]研究發(fā)現lncRNA肌動蛋白纖維相關蛋白1反義RNA1(actinlament-associated protein 1-antisense RNA1, AFAP1-AS1)在食管腺癌中極度低甲基化和過表達，利用siRNA沉默AFAP1-AS1的表達可以在不改變其對應編碼蛋白AFAP1的情況下抑制食管癌細胞的增殖、浸潤和轉移的能力，誘發(fā)細胞凋亡。

3.5 乳腺癌

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，且發(fā)病呈年輕化趨勢。Gupta 等[41]研究發(fā)現了乳腺癌轉移相關lncRNA HOTAIR，其在乳腺癌轉移灶中的表達水平高出正常乳腺上皮組織的200～2 000倍，在132例乳腺原位癌中也有1/3的組織中HOTAIR表達水平高出正常乳腺組織的125倍之多，并且其高表達與乳腺癌的轉移及死亡率呈正相關。細胞水平的研究也顯示上調HOTAIR表達水平能夠促進細胞的侵襲能力，尾靜脈注射高HOTAIR的乳腺癌細胞發(fā)現其肺轉移能力明顯高出對照細胞。研究還發(fā)現HOTAIR通過募集多梳蛋白抑制性復合物2(polycomb repressive complex 2, PRC2)，引起組蛋白H3K27甲基化從而下調轉移抑制相關基因表達，促進腫瘤的侵襲及轉移能力。Lu等[42]評估348例原發(fā)乳腺癌發(fā)現，HOTAIR的表達與乳腺癌的臨床或病理特點包括疾病分期、腫瘤分級、組織學類型、腫瘤大小或淋巴結狀態(tài)等均沒有明顯的相關性。然而，乳腺癌中HOTAIR下游基因間CpG島的甲基化普遍存在，且CpG島的甲基化程度越高，HOTAIR的表達水平越高，而患者的復發(fā)風險和死亡風險反而越低。這暗示了基因間甲基化對HOTAIR有著重要的生物調節(jié)作用，HOTAIR不是乳腺癌獨立的預后標志物。Bhan等[43]研究發(fā)現HOTAIR對乳腺癌細胞的生長極為重要，下調乳腺癌細胞MCF7中HOTAIR的表達可明顯抑制細胞生長、促進細胞凋亡。研究還發(fā)現雌二醇可上調HOTAIR的表達水平，HOTAIR的啟動子包含多功能雌激素應答元件，在雌激素依賴下雌激素受體及其共激活因子(如組蛋白甲基化酶 MLL1 (mixed lineage leukemia 1) 和MLL3以及CREB結合蛋白/p300)結合到HOTAIR的啟動子區(qū)域，促進HOTAIR啟動子的組蛋白H3K4三甲基化、乙?；蚏NA聚合酶II招募的水平，從而上調HOTAIR的表達；當敲除雌激素受體和MLLs時，HOTAIR的表達則下調。

Augoff等[44]的研究發(fā)現，lncRNA可以通過與miRNA的相互作用調節(jié)乳腺癌的進展和轉移。lncRNA LOC554202是miR-31的宿主基因，miR-31伴隨宿主基因的轉錄而轉錄，在管腔亞型的非轉移性乳腺癌細胞系MCF-7中高表達，而在基底亞型的三陰性乳腺癌(triple-negative breast cancer, TNBC)細胞系MDA-MB-231中低表達。研究還顯示在TNBC細胞系中miR-31和LOC554202均受到啟動子甲基化的調控。單獨使用去甲基化劑或聯合使用去乙?；瘎┨幚鞹NBC細胞株可導致miR-31和LOC554202的表達顯著上調。甲基化特異性PCR和DNA測序還發(fā)現，LOC554202啟動子相關的CpG島在TNBC細胞株高度甲基化，表明甲基化是介導這兩個基因沉默的機制，而miR-31和LOC554202的沉默在乳腺癌的侵襲轉移中起到重要作用。此外miR-31通過作用于一組轉錄基因(如RhoA和WAVE3)發(fā)揮其抑制作用。該研究表明LOC554202在TNBC細胞中低表達，具有潛在的抑癌作用。Shi等[45]的研究則顯示LOC554202在乳腺癌組織中表達水平升高，其高表達與瘤體大小及臨床分期呈正相關。相對于正常乳腺細胞MCF-10A，LOC554202在MCF-7中的表達降低，而在2株TNBC細胞系MDA-MB-231和MDA-MB-435S中的表達顯著升高。siRNA干擾MDA-MB-435S細胞中LOC554202的表達可抑制細胞增殖、克隆形成、侵襲及遷移，其在裸鼠皮下生長也被抑制。該結果與之前Augoff等的報道相反，因此有關LOC554202在乳腺癌中的作用還需要進一步的實驗驗證。

Ozgur等[46]研究報道在經博來霉素和?射線處理后的宮頸癌細胞系HeLa細胞和乳腺癌細胞系MCF-7細胞中，HOTAIR和MALAT1表達下調顯著，而P21、GAS5、MEG3等表達上調顯著，另外一些lncRNA如TUGl、UCAlDA則不受影響。同時發(fā)現，ANRIL和GAS5主要在?射線處理后的細胞中被抑制。該研究結果揭示了lncRNA在基因毒性應激誘導的細胞凋亡過程中發(fā)揮著不同的功能。Silva等[47]研究發(fā)現應激介導長鏈非編碼轉錄本5(long stree-induced noncoding transcript 5, LSINCT5)在乳腺癌組織和細胞系中高表達，下調乳腺癌細胞系中LSINCT5的表達能顯著抑制細胞增殖，同時，另一lncRNA核副斑點裝配轉錄本(nuclear paraspeckle assembly transcript 1, NEAT-1)的表達也顯著下調。

現將中國常見癌癥相關的lncRNAs的最新研究進展列于表2中。

表2 癌癥相關lncRNA

(續(xù)表)

4 問題與展望

人們對lncRNA的研究只是剛剛起步，尤其是對lncRNA具體的作用機制仍然知之甚少。為了揭示某個lncRNA的作用機制，系統(tǒng)的研究必不可少。因此，需要發(fā)展高通量、高分辨率的成像及實驗技術推進lncRNA的研究。此外，加速生物信息學的發(fā)展，建立相應的lncRNA數據庫并及時更新也勢在必行。

lncRNA的研究作為一個相對新的領域正不斷快速地擴大，lncRNA在疾病的診斷和治療上代表了一個重要的分子靶標。目前的研究已表明，lncRNA在表達水平上的差異或在某些癌癥類型特異型的表達，可作為腫瘤的臨床診斷標志物，如HOTAIR可作為乳腺癌的高度特異性的標志物[41]。除此之外，lncRNA還可能作為治療靶點，讓人類在攻克癌癥的道路上加快腳步。隨著研究的深入，lncRNA將成為人類認識疾病、診斷疾病和治療疾病過程中的重要成分。

(2014年5月6日收稿)■

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Progress of long noncoding RNA in cancer

LI Yan-li①，ZHANG Shi-meng②，WANG Ju③，JIN You-xin④
①Associate Professor, ③Master Candidate, ④Professor, School of Life Sciences, Shanghai University, Shanghai 200444; ②Master Candidate, First School of Clinical Medicine, Nanjing Medical University, Nanjing 210029

Long noncoding RNA (lncRNA) is defined as transcripts longer than 200 nucleotides (nt) with little or no protein-coding capacity. It was found that lncRNA was originated in complicated sources, and played different functions in multiple levels such as epigenetic, transcriptional and post-transcriptional regulation levels. Here we briefly summarize the origin and biological function of lncRNA, and emphatically focus on the progress in cancer biology.

lncRNA, cancer, post-transcriptional regulation

(編輯：段艷芳)

10.3969/j.issn.0253-9608.2014.03.007