孫希珍，龍思丹，姚樹坤,※

(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 中日友好醫(yī)院消化內(nèi)科，北京 100029； 2.北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 100029)

結(jié)直腸癌是全球范圍內(nèi)發(fā)病率極高的惡性腫瘤，在腫瘤相關(guān)性死亡中排第二位[1]。來自我國177個癌癥登記處覆蓋1.75億人口的大數(shù)據(jù)分析表明，2011年中國所有癌癥的5年患病率約為749/10萬，其中結(jié)直腸癌的發(fā)病率約為58.3/10萬，且城市高于農(nóng)村[2]。目前，臨床結(jié)直腸癌治療以手術(shù)切除聯(lián)合放化療為主，由于腫瘤的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)是結(jié)直腸癌治療失敗的主要原因[3]，故闡明結(jié)直腸癌進展及轉(zhuǎn)移的分子機制顯得尤為重要。長鏈非編碼RNAs(long noncoding RNAs，lncRNAs)由于不能直接編碼蛋白質(zhì)一直被忽略，隨著研究的深入，人們意識到lncRNAs具有一定的生物學(xué)功能，可能參與了腫瘤的發(fā)生[4]。lncRNAs是指長度大于200個核苷酸的重要轉(zhuǎn)錄RNA分子[5]。隨著全基因組測序技術(shù)的發(fā)展，lncRNAs的研究越來越受關(guān)注。這些lncRNAs與DNA、RNA、蛋白質(zhì)分子相互作用，作為DNA轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)的必需調(diào)節(jié)劑[6]。文獻報道，lncRNAs參與了結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移，在上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，血管的生成、侵襲、遷移和增殖等過程中均發(fā)揮作用[7]?，F(xiàn)就lncRNAs及其相關(guān)信號通路在結(jié)直腸癌中的作用予以綜述。

1 lncRNAs概述

lncRNAs是一類不具有編碼蛋白質(zhì)功能的長鏈RNA，在2002年小鼠全基因組互補DNA文庫的大規(guī)模測序過程中首次發(fā)現(xiàn)[8]。與其他非編碼RNA[微RNA(microRNA，miRNA)、核小RNA、環(huán)狀RNA]不同，lncRNAs包含更多的核苷酸，且具有更復(fù)雜的二維三維空間結(jié)構(gòu)，因此lncRNAs除了與其他RNA(包括編碼RNA、非編碼RNA)、DNA相互作用外，還能通過改變自身的空間結(jié)構(gòu)發(fā)揮調(diào)控作用[9-10]。據(jù)統(tǒng)計，人類轉(zhuǎn)錄組中至少有91 000個基因共編碼約58 000個lncRNAs，其中3 900個lncRNAs 與疾病相關(guān)基因有重疊[11]。雖然根據(jù)定義lncRNAs 因沒有編碼蛋白質(zhì)的開放閱讀框架不能編碼蛋白質(zhì)，但是非編碼轉(zhuǎn)錄組的真實維度和復(fù)雜性仍然未知，隨著轉(zhuǎn)錄組測序深度和質(zhì)量的進展，研究發(fā)現(xiàn)一些新的lncRNAs被發(fā)現(xiàn)能編碼一些短片段多肽的lncRNAs[12]。目前，根據(jù)lncRNAs的亞細胞定位、與相鄰或同源蛋白編碼基因的關(guān)系、與其他大分子的相互作用及其生物學(xué)功能，lncRNAs可分為不同類型?；趌ncRNAs之間及其與相鄰或同源性蛋白編碼基因的關(guān)系，lncRNAs可分為發(fā)散和收斂型、內(nèi)含子型(lncRNAs從另一個基因的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄而來)、基因間型、重疊和反義重疊型、增強子RNA型、miRNA宿主基因型6種[13]。雖然與編碼蛋白質(zhì)的基因相比，lncRNAs的表達量較低，但是其生物學(xué)功能十分重要[14]。

研究表明，lncRNAs參與了多種生物過程，如基因組印跡、表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、染色體構(gòu)象、細胞周期調(diào)控、干細胞分化和變構(gòu)酶活性的變化[15]。lncRNAs 能與蛋白質(zhì)、RNA、DNA相結(jié)合，形成功能復(fù)合體，在多種細胞過程中發(fā)揮重要的生物學(xué)作用[16-17]。在細胞核內(nèi)，lncRNAs可以通過與各種轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)修飾因子、異質(zhì)性胞核核糖蛋白結(jié)合調(diào)控基因的表達[18]。同時作為轉(zhuǎn)錄輔助激活因子，影響DNA甲基化或組蛋白修飾的lncRNAs，也可以在轉(zhuǎn)錄后水平通過影響信使RNA的加工、剪接、翻譯等過程調(diào)節(jié)基因的表達。在細胞質(zhì)中，lncRNAs可作為內(nèi)源性miRNA參與基因的表達調(diào)控[19-20]。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNAs可作為癌基因或抑癌基因在腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮作用，在膀胱癌、胰腺癌、肺癌、卵巢癌、結(jié)直腸癌等常見惡性腫瘤中通過上調(diào)或下調(diào)相關(guān)基因的表達發(fā)揮調(diào)控作用，故lncRNAs 有望成為新的腫瘤診療靶點。

2 lncRNAs與結(jié)直腸癌

lncRNAs不僅參與了結(jié)直腸癌細胞的增殖及腫瘤的轉(zhuǎn)移，還與結(jié)直腸癌的預(yù)后密切相關(guān)[22]。lncRNAs主要通過直接作用于編碼RNA或通過參與不同的信號通路，調(diào)節(jié)靶基因的表達來發(fā)揮作用。結(jié)直腸癌相關(guān)lncRNA (colorectal cancer-associated lncRNA，CCAL)是結(jié)直腸癌進展的關(guān)鍵調(diào)控因子。研究表明，與CCAL表達少的腫瘤患者相比，CCAL表達多的腫瘤患者總體生存期較短，對輔助化療的反應(yīng)較差[23]。CCAL通過作用于激活蛋白2α，進一步激活Wnt /β聯(lián)蛋白(β-catenin)信號通路，從而促進腫瘤細胞的增殖。此外，CCAL還可以通過上調(diào)多藥耐藥基因1/P-gp激活Wnt /β-catenin信號通路誘導(dǎo)結(jié)腸癌細胞多藥耐藥性的產(chǎn)生[23]?，F(xiàn)分別介紹參與結(jié)直腸癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移的lncRNAs及相關(guān)信號通路。

2.1與結(jié)直腸癌相關(guān)的常見lncRNAs 與正常腸黏組織相比，多種lncRNAs在結(jié)直腸癌中的水平存在差異，可能參與結(jié)直腸癌的發(fā)生過程，如POU6F2-AS1、RAB6C-AS1、DDP10-AS1、HOXA11-AS、LINC00944 HE和FEZF1-AS1在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中有重要作用[24]。其中，F(xiàn)EZF1-AS1能明顯提高結(jié)直腸癌細胞的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移能力[25]。隨著全基因組測的發(fā)展，越來越多的lncRNAs被證明參與了結(jié)直腸癌的發(fā)病過程，目前研究較多的有以下幾種。

2.1.1母系印跡表達基因3(maternally expressed gene 3，MEG3) MEG3位于人類染色體14q32.3處的DLK1-DIO3基因簇內(nèi)，是一個富含印跡基因的位點，包含10個外顯子，編碼長約1.6 kb的非編碼RNA[26]。MEG3是第一個能抑制腫瘤生長的lncRNA，此外還與糖尿病、組織纖維化等有關(guān)[27-28]。母系印跡表達基因的發(fā)現(xiàn)使非編碼RNA的研究，尤其是lncRNAs與腫瘤之間關(guān)系的研究成為熱點。如MEG3在多種類型的惡性腫瘤中存在表達異常的情況，包括胃癌、胰腺癌和前列腺癌等，相比正常組織其表達水平顯著降低甚至完全缺失[29]。

MEG3的作用機制比較復(fù)雜，有數(shù)據(jù)表明，子宮內(nèi)高血糖引起的MEG3水平升高可能是有益的，其可以減緩糖尿病、高脂血癥等代謝疾病的進展[30]。進一步研究證明，在所有癌癥病例中，20%的病例是由過量脂肪引起[31]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，成年猴子的適度熱量控制可將癌癥風(fēng)險降低50%[32]。可見，MEG3可通過影響代謝抑制腫瘤的發(fā)展。另一方面MEG3通過幾個獨立的機制抑制癌癥的發(fā)生，包括上調(diào)典型的腫瘤抑制因子p53、抑制血管生成和自噬抑制等。實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)檢測結(jié)果顯示，結(jié)直腸癌患者腫瘤組織中MEG3的表達量明顯低于癌旁組織及正常組織，且與組織低分化、深部腫瘤浸潤和晚期腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)[33]。p53是結(jié)直腸癌中最重要的抑癌基因，研究表明，上調(diào)MEG3可顯著誘導(dǎo)p53的表達，提高相應(yīng)蛋白質(zhì)水平，從而達到抑癌目的[34]。

有研究表明，MEG3可能通過miR-144發(fā)揮作用，MEG3和miR-144有相似的結(jié)合序列位點，兩者之間可以相互作用，敲除MEG3后，miR-144表達水平升高，表明MEG3可以調(diào)控miR-144的表達，從而對下游蛋白通路激活產(chǎn)生影響[35]。此外，抑制MEG3表達后，細胞增殖及細胞遷移能力增強，MEG3及miR-144同時抑制后，增殖及遷移能力部分恢復(fù)，進一步證明了MEG3參與了結(jié)直腸癌的增殖與轉(zhuǎn)移[35]。

2.1.2尿路上皮癌相關(guān)1(urothelial cancer associated 1, UCA1) UCA1基因與多種腫瘤的發(fā)生及轉(zhuǎn)移有關(guān)，其位于第19號染色體編碼3個外顯子。UCA1于2006年首次被發(fā)現(xiàn)，逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)檢測證實，UCA1在膀胱癌組織中的表達高于癌旁正常組織[36]。UCA1有1.4 kb、2.2 kb和2.7 kb 3種轉(zhuǎn)錄本，其中研究最廣泛的為1.4 kb轉(zhuǎn)錄本[37]。UCA1與多種致癌途徑有關(guān)，其中對腫瘤增殖轉(zhuǎn)移的影響可能是通過阻斷BRG1(brahma related gene 1)與細胞周期抑制因子p21和p27的啟動子區(qū)域結(jié)合發(fā)揮作用[38]。此外，UCA1通過影響Wnt6表達增強腫瘤對抗癌藥物的耐藥性。在結(jié)腸癌細胞系中，UCA1可通過競爭性結(jié)合miR-143促進鼠類肉瘤病毒癌基因表達，從而促進結(jié)腸癌細胞的增殖與侵襲[39]。抑制UCA1表達可使細胞周期阻滯在G0/G1期，細胞周期由G1期進入S期依賴于轉(zhuǎn)錄因子E2F的激活，細胞周期蛋白依賴性激酶-細胞周期蛋白復(fù)合物磷酸化使得E2F從復(fù)合物中釋放出來發(fā)揮作用，在這一過程中，UCA1可以促進細胞周期蛋白D1表達，并通過減少細胞周期蛋白依賴性激酶-細胞周期蛋白抑制劑的表達，從而使細胞周期蛋白依賴性激酶持續(xù)磷酸化，減少E2F的釋放，進而加速細胞周期進程[40]。

此外研究發(fā)現(xiàn)，UCA1單獨或與其他lncRNAs一起作為生物標(biāo)志物診斷結(jié)直腸癌具有較高的特異性及敏感性，故具有一定的篩查價值[41]。

2.1.3結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(colon cancer associated transcript 1，CCAT1) CCAT1位于染色體8q24上，轉(zhuǎn)錄本長度為2 628 nt，是結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展中一條重要的lncRNA[42]。CCAT1有兩種亞型，分別為短鏈的CCAT1-S和長鏈的CCAT1-L，其中CCAT1-L包含2個外顯子和1個多聚腺苷酸結(jié)構(gòu)，在結(jié)直腸癌和胃腺癌中均高表達，尤其是在細胞核中，CCAT1-L由位于MYC上游增強子轉(zhuǎn)錄而來，為結(jié)直腸癌特異性表達的lncRNA，而CCAT1-S可在多種腫瘤的細胞質(zhì)中表達[43]。CCAT1在人結(jié)直腸癌組織中的表達量為正常人腸黏膜的235倍，在腫瘤發(fā)生各個時期均高表達，并與結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移相關(guān)[44]。CCAT1促進了MYC的轉(zhuǎn)錄與表達，從而進一步促進結(jié)直腸癌的發(fā)生。CCAT1低表達能減少MYC啟動子和增強子之間的相互作用，抑制結(jié)直腸癌的進展[41]。CCAT1在結(jié)直腸癌中作用機制的相關(guān)研究越來越多，且臨床已有數(shù)據(jù)表明，lncRNA-CCAT1 在區(qū)分結(jié)直腸癌患者和健康個體方面準(zhǔn)確性很高[45]。

此外，CCAT1表達量的高低，在臨床診斷方面有提示作用。有研究顯示，CCAT1在結(jié)直腸癌陽性轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)患者中的表達水平高于結(jié)直腸癌陰性淋巴結(jié)及非腫瘤患者的良性淋巴結(jié)患者[46]。可見，CCAT1可能參與了結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移過程，作為診斷的生物標(biāo)志物會進一步提高結(jié)直腸癌分期的準(zhǔn)確性，從而有利于結(jié)直腸癌的精準(zhǔn)治療。

2.1.4HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR) HOX反義基因HOTAIR在第12號染色體上，位于HOXC11和HOXC12之間，全長約2.2 kb，于2007年首次發(fā)現(xiàn)[47]。研究表明，HOTAIR在乳腺癌、肝癌等人類癌癥中的表達上調(diào)，可作為一種致癌基因，促進結(jié)腸癌細胞的增殖、轉(zhuǎn)移及侵襲[48]。在人體中，HOTAIR 和p21的表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、Dukes分期、遠處轉(zhuǎn)移、組織學(xué)類型和分化程度有關(guān)[47]。在結(jié)腸癌細胞系中，下調(diào)HOTAIR的表達可對細胞增殖、侵襲和遷移具有抑制作用，同時通過上調(diào)p21促進結(jié)直腸癌細胞的凋亡[49]?？梢?，HOTAIR可能通過上調(diào)p21促進結(jié)腸癌的發(fā)生。

2.1.5分化拮抗非編碼RNA(differentiation antagonizing non-coding RNA，DANCR) DANCR位于人染色體4q12上，在多種腫瘤中扮演了類似癌基因的角色，最早于2012年由Kretz等[50]發(fā)現(xiàn)，起初被認(rèn)為是表皮細胞去分化的關(guān)鍵，隨后的研究逐漸轉(zhuǎn)移到腫瘤相關(guān)性疾病。研究發(fā)現(xiàn)，DANCR參與了結(jié)直腸癌的增殖與轉(zhuǎn)移，體外實驗中過表達的DANCR可促進miR-577表達，進而促進結(jié)直腸癌細胞的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲，而敲低DANCR可抑制結(jié)直腸癌細胞的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移；在體內(nèi)試驗中，DANC0R的過表達促進了結(jié)直腸癌腫瘤生長和肝轉(zhuǎn)移[51]。此外，DANCR可提高結(jié)腸癌細胞的侵襲能力，該作用可能與上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶9表達有關(guān)[52]。

2.2lncRNAs與結(jié)直腸癌的耐藥性和放療敏感性 有學(xué)者通過對比結(jié)直腸癌親本株與長春新堿耐藥株中l(wèi)ncRNAs的表達譜發(fā)現(xiàn)，lncRNAs在耐藥株中的表達譜發(fā)生明顯變化：23種lncRNAs水平顯著升高；20種lncRNAs水平顯著降低[53]。同時，lncRNA snaR在結(jié)直腸癌5-氟尿嘧啶耐藥株中的表達較少，過表達后可增加腫瘤細胞對5-氟尿嘧啶的敏感性[54]。lncRNA MEG3在接受奧沙利鉑治療無應(yīng)答的患者中表達下調(diào)，此外，接受奧沙利鉑治療的結(jié)直腸癌患者血清MEG3表達減少與化學(xué)反應(yīng)差和存活率低有關(guān)[55]。且在結(jié)腸癌細胞系中，MEG3顯著下調(diào)，增強了奧沙利鉑誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌細胞毒性[56]?？梢?，lncRNAs可在一定程度上提高腫瘤的化療敏感性，逆轉(zhuǎn)化療耐藥性。

2.3lncRNAs與調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌發(fā)生及轉(zhuǎn)移的相關(guān)信號通路

2.3.1Wnt/β-catenin信號通路 Wnt/β-catenin相關(guān)指標(biāo)的高表達是結(jié)直腸癌的特征之一，研究表明，β-catenin作為轉(zhuǎn)錄因子與T細胞因子1和淋巴增強子結(jié)合因子1協(xié)同作用來激活下游靶基因[57]。Wnt 配體與受體卷曲蛋白或低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白結(jié)合會導(dǎo)致β-catenin復(fù)合體的解離，細胞質(zhì)內(nèi)的 β-catenin聚積后會向核內(nèi)轉(zhuǎn)移，并激活一系列腫瘤相關(guān)基因。研究表明，多種lncRNAs參與了Wnt/β-catenin信號通路，如CCAL[23]、CASC11[58]、CCAT2[59]、MALAT1[60]和lncRNA-p21[61]等。

2.3.2Janus激酶(Janus kinase，JAK)/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)信號通路 JAK和STAT是細胞因子信號傳遞中的重要分子，JAK 和 STAT除在免疫反應(yīng)中有重要作用外，在腫瘤的起始階段與進展階段也有重要作用[62]。JAK/STAT信號通路的激活能夠抑制細胞的凋亡，促進腫瘤的增殖與轉(zhuǎn)移[63]。而lncRNAs主要通過調(diào)節(jié)該信號通路中的相關(guān)蛋白來調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。其中，在磷脂酰肌醇-3-激酶/人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白通路中主要作用的lncRNAs有DUXAP10、RP11-708H21.4、lncRNA-422[64-66]。此外， PlncRNA-1通過調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇-3-激酶和蛋白激酶B的磷酸化來發(fā)揮促癌作用[67]。

2.3.3促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路 研究表明，大多數(shù)人類癌癥與生物分子事件Ras/MAPK信號通路的激活有關(guān)[68]。Ras/MAPK信號通路的激活能促進細胞的增殖、遷移和分化，在結(jié)直腸癌細胞中抑制這一信號通路能抑制腫瘤的發(fā)展[69]。lncRNA CRNDE在Ras/MAPK 信號通路的激活中有重要作用，而異質(zhì)性胞核核糖蛋白UL2作為該信號通路的關(guān)鍵因子對CRNDE的穩(wěn)定性有調(diào)節(jié)作用[70]。Wang等[71]的研究顯示，MAPK/胞外信號調(diào)節(jié)激酶信號通路的激活受lncRNA NNT-AS1(nicotinamide nucleotide transhydrogenase-antisense RNA1)的調(diào)節(jié)，且MAPK/胞外信號調(diào)節(jié)激酶信號通路的激活可以導(dǎo)致結(jié)直腸癌細胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，加速細胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移。

2.3.4p53信號通路 多種lncRNAs可通過p53信號通路影響結(jié)腸癌的發(fā)生、遷移、分化，從而間接影響患者治療方式的選擇及預(yù)后。調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子p53是人類癌癥中最常見的突變蛋白，是公認(rèn)的抑癌基因。p53通過高表達誘導(dǎo)細胞周期阻滯、凋亡、自噬和衰老、抑制侵襲、遷移等發(fā)揮腫瘤抑制作用[72]。lncRNAs可影響p53的激活，如 PURPL、ROR、SNHG1、ZFAS1通過抑制p53的表達而發(fā)揮促腫瘤作用[73-76]。另外，HNF1A-AS1通過下調(diào)miR-34a/沉默信息調(diào)節(jié)因子1/p53信號通路參與結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移[77]。

2.3.5核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號通路 在人體中，NF-κB的生物活性功能相對較強，當(dāng)細胞受到不同的因素刺激時，NF-κB將進一步激活，且能與人體中的靶基因相互結(jié)合，對其轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，從而抑制腫瘤細胞的凋亡。同時，NF-κB能通過間接途徑抑制自身及其他類型的細胞凋亡，并能調(diào)控相關(guān)基因和蛋白，最終阻止腫瘤細胞凋亡[78]。lnc-GNAT1-1通過對RKIP-NF-κB-Snail的抑制作用發(fā)揮抗腫瘤作用，敲除lnc-GNAT1-1基因會上調(diào)NF-κB基因的表達，使腫瘤增殖能力增強；同時，lncRNA GAS5可通過減少NF-κB的磷酸化啟動NF-κB信號通路[79]。

此外，lncRNAs還可以通過磷脂酰肌醇-3-激酶/人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白、Notch等信號通路影響腫瘤的增殖、凋亡或轉(zhuǎn)移[62，80]。

3 小 結(jié)

隨著基因組學(xué)的發(fā)展，高通量測序技術(shù)的出現(xiàn)，高通量生物組學(xué)數(shù)據(jù)庫以及高通量高內(nèi)涵數(shù)據(jù)統(tǒng)計工具的建立，越來越多的lncRNAs被證實與結(jié)腸癌有關(guān)。 綜上可知，lncRNAs通過調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)的信號通路參與了結(jié)直腸癌的發(fā)病。故對于結(jié)直腸癌相關(guān)lncRNAs的研究有利于更清楚地揭示結(jié)直腸癌的發(fā)病、侵襲和轉(zhuǎn)移原理，從而為結(jié)直腸癌的治療提供重要靶點。且通過藥物敏感性lncRNAs 的檢測可為患者提供個性化的治療方案，加速結(jié)腸癌精準(zhǔn)治療的步伐。未來，結(jié)直腸癌中敏感性很高的lncRNAs有望成為臨床結(jié)直腸癌早期診斷的指標(biāo)。