黃麗萍(綜述)， 何 斐(審校)

隨著城市化、工業(yè)化、老齡化及全球化進(jìn)程的加劇，以及生態(tài)環(huán)境惡化、生活方式改變、生物學(xué)和遺傳學(xué)因素的影響，惡性腫瘤的危險(xiǎn)因素暴露頻率與水平均不斷增長(zhǎng)，全世界惡性腫瘤發(fā)病率和死亡率均呈上升態(tài)勢(shì)，2012年全球腫瘤流行病統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2012年全球新增約1 410萬(wàn)例癌癥病例，癌癥死亡人數(shù)達(dá)820萬(wàn)，與之相比，2008年的數(shù)據(jù)分別為1 270萬(wàn)和760萬(wàn)。中國(guó)惡性腫瘤發(fā)病例數(shù)占世界惡性腫瘤發(fā)病例數(shù)的25.49%，死亡例數(shù)占世界死亡例數(shù)的26.70%，其發(fā)病率和死亡率均居世界惡性腫瘤第1位，已成為嚴(yán)重威脅人類生命和社會(huì)發(fā)展的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題[1]。

異常的基因表達(dá)會(huì)導(dǎo)致人類疾病的發(fā)生，包括腫瘤?；虻漠惓１磉_(dá)不僅發(fā)生在信使RNA(mRNA)上，且可能發(fā)生在非基因編碼區(qū)域內(nèi)[2]。研究表明，人類基因中僅有2%左右的序列能夠編碼蛋白質(zhì)，大量非編碼RNA在基因組范圍內(nèi)的作用機(jī)制及其對(duì)編碼基因的調(diào)控仍知之甚少[3-4]。當(dāng)前有關(guān)微小RNA(RNA)、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)的研究相對(duì)成熟，但對(duì)長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)、環(huán)狀RNA(cRNA)、假基因等非編碼RNA的研究發(fā)現(xiàn)，它們能夠作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(ceRNA)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移、侵襲、自噬，影響腫瘤的生物學(xué)進(jìn)程[5-6]。ceRNA假說(shuō)的提出，賦予了miRNA及非編碼RNA新的、更廣泛的生物學(xué)功能。各種類型的RNA分子可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合microRNA反應(yīng)元件(miRNA response element,MRE)，形成lncRNA、RNA、假基因-miRNA-mRNA復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其表達(dá)水平和活性的變化參與一系列生理及病理過(guò)程，尤其是與腫瘤發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)。ceRNA假說(shuō)對(duì)于腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制提供了新的重要線索及研究方向，對(duì)于腫瘤的診斷、治療等提供新的指導(dǎo)理論。筆者旨在綜述各種類型的ceRNA與腫瘤間的作用關(guān)系及其機(jī)制。

1 假基因作為ceRNA與腫瘤的關(guān)系

假基因是一類具有與其功能基因序列相似，通常情況下不具有蛋白質(zhì)翻譯功能的基因，翻譯過(guò)程因提前終止密碼子、移碼突變、插入或缺失而中斷[7]。假基因在基因組中一直被認(rèn)為是垃圾基因，但隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)假基因能通過(guò)多個(gè)機(jī)制影響其同源基因的表達(dá)，促進(jìn)或抑制腫瘤細(xì)胞增長(zhǎng)，其中包括假基因的轉(zhuǎn)錄物能作為ceRNA吸附miRNA[8]。

1.1假基因作為ceRNA促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展 在前列腺癌中發(fā)現(xiàn)，KRAS假基因1(KRAS pseudogene 1，KRASP1)和KRAS序列有一定的同源性，KRASP1可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-let-7 family和miRNA-143的MREs來(lái)調(diào)控KRAS的表達(dá)水平，加速前列腺癌細(xì)胞的增殖速度，影響前列腺癌的生物學(xué)進(jìn)程[9]。對(duì)干細(xì)胞多效轉(zhuǎn)錄因子OCT4研究發(fā)現(xiàn)，其假基因OCT4-pg4在肝癌中被異常激活，且表達(dá)水平與OCT4呈正相關(guān)。由于OCT4和OCT4-pg4都能被miRNA-145作用，因此OCT4-pg4作為天然的miRNA-145海綿保護(hù)OCT4免受miRNA-145的作用，使OCT4的蛋白表達(dá)水平升高，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和腫瘤的發(fā)生[10]。此外，OCT4的另一個(gè)假基因POU5F1B與OCT4競(jìng)爭(zhēng)相應(yīng)的miRNA，促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖，影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展[11]。

1.2假基因作為ceRNA抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展 PTENP1的3’UTR R1區(qū)與PTEN高度同源(95%的序列相同)，并與PTEN享有許多共同的miRNA結(jié)合位點(diǎn)[9]。通過(guò)這些共享的MRE，PTENP1可以與抑癌基因PTEN競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合多種miRNA分子，解除miRNAs對(duì)PTEN mRNA的轉(zhuǎn)錄后抑制作用，從而確保PTEN的正常表達(dá)。Poliseno等在前列腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，PTENP1可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-19b、miRNA-20a、miRNA-21、miRNA-26a和miRNA-214，導(dǎo)致這些miRNA相對(duì)水平下降，上調(diào)細(xì)胞內(nèi)PTEN的表達(dá)水平，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[9]。Yu等研究發(fā)現(xiàn)，PTENP1的表達(dá)水平與抑癌基因PTEN的表達(dá)呈正相關(guān)，過(guò)表達(dá)PTENP1可以解除miRNA-21對(duì)PTEN的轉(zhuǎn)錄后抑制作用，抑制腎透明細(xì)胞癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，敲除miRNA發(fā)揮功能所必需的DICER基因后，PTENP1的抑癌功能喪失[12]。此外，整合子復(fù)合物亞基 6(Integrator complex subunit 6,INTS6)相關(guān)假基因 INTS6P1 能與 INTS6 競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA-17-5p，發(fā)揮抑癌作用[13]。這些研究表明，假基因可通過(guò)ceRNA的作用方式調(diào)節(jié)其同源編碼基因的表達(dá)，進(jìn)而在癌癥相關(guān)病理過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

2 mRNA作為ceRNA與腫瘤關(guān)系

人類基因組中大約有20 000個(gè)蛋白編碼基因已被證實(shí)，其中許多富含MRE[14]。ceRNA假說(shuō)的提出揭示了蛋白編碼基因的非編碼調(diào)節(jié)功能。mRNA作為編碼基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，其3’URT序列上存在著較多的MREs，可競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合miRNA，參與基因的表達(dá)調(diào)控，影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2.1mRNA作為ceRNA促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展 癌基因高遷移率族蛋白A2(HMGA2)的mRNA 3’UTR含有7個(gè)miRNA-let-7的結(jié)合位點(diǎn)，能通過(guò)結(jié)合游離的miRNA-let-7，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體3(TGFBR3)基因的表達(dá)，激活TGF-β信號(hào)通路，促進(jìn)肺癌的進(jìn)程[15]。有研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞上調(diào)基因 1(AEG-1)的mRNA 3’UTR可作為ceRNA結(jié)合miRNA-30a，影響間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物Snail和波形蛋白Vimenti的mRNA，誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)，進(jìn)而影響腫瘤轉(zhuǎn)移[16]。

2.2mRNA作為ceRNA抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展 第十號(hào)染色體同源丟失性磷酸酶-張力蛋白(PTEN)編碼基因是當(dāng)前研究較多的ceRNA[17]。PTEN是最重要腫瘤抑制基因之一，其參與多種細(xì)胞信號(hào)通路，調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖和分化、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞遷移，影響腫瘤的發(fā)生與進(jìn)展[18]。近年來(lái)，在PTEN基因表達(dá)的眾多調(diào)控機(jī)制中，基于ceRNA-miRNA-mRNA軸的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制的研究逐漸增多。Lee等研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌中透明質(zhì)酸結(jié)合蛋白Versican的mRNA能夠競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-136、miRNA-144和miRNA-199a-3p，解除這些miRNAs對(duì)PTEN和RBl基因的轉(zhuǎn)錄后抑制作用，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[19]。Karreth等研究發(fā)現(xiàn)，在黑色素瘤中證實(shí)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)轉(zhuǎn)錄抑制因子ZEB2也可以通過(guò)ceRNA機(jī)制調(diào)控PTEN蛋白的表達(dá)水平，ZEB2共享miRNA-25，miRNA-92a，miRNA-181和miRNA-200b結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)調(diào)控PI3K/AKT信號(hào)通路，影響PTEN蛋白的表達(dá)水平[20]。此外，還有研究報(bào)道，直腸癌細(xì)胞中囊泡相關(guān)膜蛋白相關(guān)蛋白A基因(VAPA)和CCR4-NOT轉(zhuǎn)錄物復(fù)合體亞基6樣基因(CNOT6L)的mRNA與PTEN之間可以通過(guò)ceRNA機(jī)制進(jìn)行相互調(diào)控，并通過(guò)影響PI3K/Akt通路發(fā)揮抑癌作用。VAPA mRNA通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-17，miRNA-19a，miRNA-20a，miRNA-20b，miRNA-26b，miRNA-106a和miRNA-106b等miRNA調(diào)控PTEN的表達(dá)水平，而CNOT6L mRNA通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-17，miRNA-19a，miRNA-19b，miRNA-20a，miRNA-20b和miRNA-106b等miRNA調(diào)控PTEN的表達(dá)水平。當(dāng)VAPA或CNOT6L表達(dá)上調(diào)時(shí)，可以屏蔽這些miRNAs對(duì)PTEN mRNA的轉(zhuǎn)錄后抑制作用，上調(diào)PTEN蛋白的表達(dá)水平并提高其抑癌活性；而當(dāng)VAPA或CNOT6L表達(dá)降低時(shí)，則可以釋放大量靶向PTEN的miRNAs，導(dǎo)致PTEN蛋白表達(dá)減少，抑癌活性下降[21]。除了抑癌基因PTEN mRNA外，Yang等研究發(fā)現(xiàn)，叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1(FoxO1) mRNA的3’UTR與E-鈣粘蛋白(E-cadherin)基因轉(zhuǎn)錄的mRNA 3’UTR通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA-9實(shí)現(xiàn)相互調(diào)節(jié)，表達(dá)FoxO1 3’UTR能促進(jìn)E-cadherin的表達(dá)，從而抑制乳腺癌細(xì)胞EMT進(jìn)程[22]。

3 lncRNA作為ceRNA與腫瘤的關(guān)系

lncRNA是一類長(zhǎng)度大于200 nt、保守性較低的非編碼RNA，目前已發(fā)現(xiàn)超過(guò) 10 000種lncRNA可能具有潛在的ceRNA 特性，一些異常表達(dá)的疾病特異性lncRNA通過(guò)ceRNA介導(dǎo)的相互作用在癌癥的進(jìn)程中產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[17]。

3.1lncRNA作為ceRNA促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展 lncRNA可作為ceRNA在相關(guān)信號(hào)通路和環(huán)路中發(fā)揮作用，影響腫瘤的進(jìn)程。在對(duì)lncRNA-BGL3的研究中發(fā)現(xiàn)，其與PTEN競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA-17，miRNA-93，miRNA-20a，miRNA-20b，miRNA-106a和miRNA-106b，并影響PTEN的表達(dá)水平及其下游PI3K/AKT信號(hào)通路，進(jìn)而影響B(tài)cr-Abl的轉(zhuǎn)化過(guò)程和腫瘤的生成[23]。有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-CRNDE可通過(guò)調(diào)節(jié)雷帕霉素靶蛋白和大鼠骨骼肌核糖體蛋白S6激酶的磷酸化水平激活雷帕霉素靶蛋白信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展[24]。同樣，lncRNA HLUC在肝癌樣本和細(xì)胞系中表達(dá)顯著上調(diào)，HLUC 作為分子海綿抑制miRNA-372的表達(dá)，解除對(duì)cAMP依賴性蛋白激酶 A 催化亞基β(PRKACB)的抑制作用，誘導(dǎo)cAMP反應(yīng)結(jié)合蛋白(CREB)的磷酸化，在肝癌中提高HULC表達(dá)水平，促進(jìn)肝癌的生物學(xué)進(jìn)程[25]。此外，還有研究報(bào)道，lncRNA FER1L4在胃癌中表達(dá)下調(diào)，F(xiàn)ER1L4競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)合miRNA-106a-5p，導(dǎo)致它的靶基因PTEN和RB1 mRNA表達(dá)的下調(diào)，活化PI3K/AKT信號(hào)通路，最終加速細(xì)胞周期進(jìn)程、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。因此，F(xiàn)ER1L4也是作為ceRNA調(diào)控miRNA-106a-5p 及其靶基因 PTEN mRNA 的表達(dá)，從而參與胃癌的發(fā)生[26]。

ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)除了影響信號(hào)通路外，還有發(fā)現(xiàn)lncRNA與腫瘤的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，進(jìn)而影響腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移[27]。在結(jié)腸癌中，lncRNA H19競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-138-5p和miRNA-200a-3p，上調(diào)EMT中關(guān)鍵基因如VIM，ZEB1和ZEB2的表達(dá)，推進(jìn)細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[28]。Sun等研究發(fā)現(xiàn)，一種由TGF-β活化的lncRNA-ATB，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-200家族，上調(diào)ZEB1和ZEB2，誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞的EMT，促進(jìn)肝癌的侵襲、轉(zhuǎn)移[29]。同樣，lncRNA-PE通過(guò)下調(diào)miRNA-200a/b，增強(qiáng)ZEB1表達(dá)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[30]。此外，在非小細(xì)胞肺癌中，lncRNA HOXA11-AS可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-200b，上調(diào)ZEB1/ZEB2, Snail1/2的表達(dá)，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞的EMT，促進(jìn)腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移[31]。

3.2lncRNA作為ceRNA抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展 近幾年來(lái)，相繼有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA 通過(guò)其“分子海綿”的作用發(fā)揮抗癌活性。LncRNA PVEl含有miRNA-200的結(jié)合位點(diǎn)，可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-200，抑制miRNA-200對(duì)CDHl的靶向作用，提高CDHl的表達(dá)水平，促進(jìn)細(xì)胞間的黏附，抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移[32]。在甲狀腺癌細(xì)胞系中，抑癌基因PTCSC3表達(dá)量顯著降低，實(shí)驗(yàn)條件下過(guò)表達(dá)PTCSC3時(shí)，甲狀腺癌細(xì)胞系中促癌miRNA-574-5p表達(dá)明顯降低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PTCSC3 通過(guò)結(jié)合miRNA-574-5p等一些特定的促癌 miRNA，抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展[33]。Zhang等發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5四號(hào)外顯子能與 miRNA-21 結(jié)合抑制乳腺癌細(xì)胞增殖、遷移。ceRNA 在腫瘤中起著抑癌或促癌作用，因此，可通過(guò)改變相應(yīng) ceRNA 的表達(dá)量而起到臨床治療的作用[34]。人工 miRNA 海綿不僅是研究在體外和體內(nèi) miRNA 功能喪失的寶貴工具，也可以提供一個(gè)基于 RNA 潛在的腫瘤治療應(yīng)用新的平臺(tái)[35]。

4 cRNA作為ceRNA與腫瘤的關(guān)系

cRNA是一類特殊的非編碼RNA，與傳統(tǒng)的mRNA(含 5′和 3′末端)不同，cRNA呈閉環(huán)狀，不受RNA外切酶影響，結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定[36]。近年研究發(fā)現(xiàn)， 許多cRNA分子也具有miRNA 結(jié)合位點(diǎn)，作為miRNA誘餌(miRNAs decay) 解除對(duì)靶基因的抑制作用，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中都發(fā)揮著調(diào)控作用[37]。

4.1cRNA作為ceRNA促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展 有研究在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤中發(fā)現(xiàn)，沉默cZNF29表達(dá)會(huì)使其下游Cyclin A,CDK2和PRR11等靶mRNA的表達(dá)下調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin通路，進(jìn)而發(fā)生細(xì)胞G2/M期阻滯，影響腫瘤細(xì)胞的增殖[38]。Su等發(fā)現(xiàn)，cRNA-001059和cRNA-000167可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合相應(yīng)的靶miRNA，通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt信號(hào)通路，降低食管癌細(xì)胞的放射敏感性，促進(jìn)食管癌的發(fā)生發(fā)展[39]。還有報(bào)道，circTCF25在膀胱癌中表達(dá)上調(diào)，其可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-103a-3p/miRNA-107，上調(diào)CKD6表達(dá)，促進(jìn)膀胱癌的侵襲及轉(zhuǎn)移[40]。此外，在直腸癌中ciRS-7可結(jié)合miRNA-7，促進(jìn)致癌轉(zhuǎn)錄體YYl的表達(dá)，抑制P53的表達(dá)，促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移并抑制癌細(xì)胞的凋亡[41]。

4.2cRNA作為ceRNA抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展 ITCH是一種高度保守的HECT家族E3泛素連接酶，cir-ITCH是由ITCH多個(gè)外顯子環(huán)化形成的環(huán)狀RNA分子，cir-ITCH與ITCH有共同的MRE。研究發(fā)現(xiàn)，cir-ITCH可通過(guò)占領(lǐng)miRNA-7，miRNA-17和miRNA-214，解除其對(duì)ITCH的抑制作用，ITCH 表達(dá)增加則促使磷酸化Dvl蛋白泛素化降解，抑制Wnt/β-catenin通路，進(jìn)而抑制其靶基因cMyc等表達(dá)，抑制食管癌發(fā)生發(fā)展，同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在結(jié)直腸癌的研究中也得到驗(yàn)證[42]。Foxo 3基因在多種腫瘤中表達(dá)下調(diào)，而被認(rèn)為是腫瘤抑制基因。在乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，circ Foxo 3可充當(dāng)Foxo 3的ceRNA調(diào)節(jié)其表達(dá)，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA-22,miRNA-136，miRNA-138，miRNA-149，miRNA-433，miRNA-762，miRNA-3614-5p and miRNA-3622b-5p這8個(gè)靶miRNA，上調(diào)Foxo 3基因表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖[43]。cRNA作為ceRNA在腫瘤發(fā)生中的作用存在爭(zhēng)議，但其作為ceRNA的一位新成員在腫瘤發(fā)生中的作用仍未知，需要科研人員的進(jìn)一步深入研究，為了解腫瘤發(fā)病機(jī)制、腫瘤診斷及治療提供新的方向。

5 展望

大量研究已證實(shí)，ceRNA在癌組織與正常組織的表達(dá)存在明顯差異，ceRNA失調(diào)參與腫瘤的進(jìn)程。而迄今為止，ceRNA在癌癥方面的研究還處于起步階段，當(dāng)前的理論方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)還不夠完善，需要更大量且細(xì)致的功能學(xué)研究來(lái)進(jìn)一步了解ceRNA 在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制，且目前已知功能的lncRNA、cRNA并不多，其作為ceRNA的功能研究更少，深入研究這些ceRNA分子可能能為腫瘤等疾病的預(yù)測(cè)和診斷提供一類新的分子標(biāo)記，并通過(guò)靶向ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵分子有望成為新型腫瘤治療的靶點(diǎn)。因此，ceRNA與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系將成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)方向。