崔文韜 李玉鳳 董桂蘭 胡萬寧

作者單位：063210 唐山 1華北理工大學研究生院；2唐山市人民醫(yī)院中心實驗室；3唐山市人民醫(yī)院放化療第五科；4唐山市工人醫(yī)院

肺癌是全球發(fā)病率、死亡率均列首位的惡性腫瘤，2018年我國新發(fā)肺癌病例數(shù)為73萬例，死亡63萬例［1-2］。肺癌主要分為兩種組織學亞型［3］：非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）和小細胞肺癌（smal cell lung caner，SCLC）。其中 NSCLC 占肺癌患者總?cè)藬?shù)的80%～85%，而SCLC僅占15%［4］。目前盡管肺癌的多種治療模式，如手術(shù)、化療、分子靶向治療、免疫治療等趨于規(guī)范，以及基因測序等檢測手段的出現(xiàn)，其診斷和治療取得了長足的進步，但是肺癌患者尤其是晚期患者預后依然較差［5］。因此，闡明肺癌的發(fā)生、發(fā)展機制，尋找特異性的診斷及治療靶點尤為重要。近年來，學者發(fā)現(xiàn)表觀遺傳改變是癌癥發(fā)生、發(fā)展的重要因素，DNA甲基化、組蛋白修飾及非編碼 RNA（non-coding RNA，ncRNA）等表觀遺傳因素的改變在肺癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用［6-7］。ncRNA是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA，在基因表達調(diào)控方面具有重要作用。長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一段長度為200～1 000 kp的核苷酸堿基序列，也是ncRNA的重要成員。lncRNA在基因組中極為豐富，目前通過 ENCODE、FANTOM3、GTEx和GENCODE等基因組計劃，已預測出60 000多個lncRNA，其中 MALAT1［8］、HOTAIR［9］、腦細胞質(zhì) RNA 1（brain cytoplasmic RNA 1，BCYRN1）［10］等多種 lncRNA被證實在肺癌細胞發(fā)育、分化和增殖等過程中發(fā)揮重要作用。目前研究顯示BCYRN1在NSCLC患者的血清、癌組織和NSCLC細胞系中均高表達，且可能通過相應的靶基因發(fā)揮促進細胞增殖、侵襲及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化作用［10-13］，但是對細胞凋亡的作用各研究報道結(jié)果不一［10-11］。而BCYRN1在NSCLC中尚未見報道。本文就BCYRN1與NSCLC發(fā)生、發(fā)展的研究進展作一綜述。

1 BCYRN1概述

BCYRN1是WATSON等于1987年采用引物延伸反應分析法在靈長類動物腦組織中首次發(fā)現(xiàn)的一類具有腦組織特異性的lncRNA［14］，是一段長度約為200個的核苷酸堿基序列，因此又稱BC200。編碼BCYRN1的基因位于人類染色體2p12上，轉(zhuǎn)錄位點位于人類2號染色體上的鈣調(diào)蛋白2和上皮細胞黏附分子的蛋白質(zhì)編碼基因之間［15］。BCYRN1由 RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄，其有效轉(zhuǎn)錄需要TATA盒、A和B盒啟動子元件和上游啟動子元件，特定的轉(zhuǎn)錄因子也可通過與BCYRN1啟動子元件結(jié)合并影響其轉(zhuǎn)錄［16］。BCYRN1的結(jié)構(gòu)包含5′端Alu元件、富含腺苷的中央?yún)^(qū)域和3′端三個序列域［17］。與許多在細胞核定位并起作用的lncRNA不同，BCYRN1是細胞質(zhì)RNA，在猴類和人類腦細胞中超過95%的BCYRN1分布于細胞質(zhì)和細胞膜/細胞器中，僅少量BCYRN1分布于細胞核［15］。

早期關(guān)于BCYRN1的功能主要集中于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，認為BCYRN1是一個靈長類動物神經(jīng)系統(tǒng)特異性的lncRNA，在其他組織低表達甚至不表達［14］。如研究報道，與阿爾茨海默病相關(guān)的特定大腦區(qū)域中BCYRN1表達水平上調(diào)，且隨著疾病進展其表達水平進一步升高［18］。但是隨著研究的深入，通過RNA印跡分析和原位雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)BCYRN1在多種癌癥包括肺癌、乳腺癌、子宮頸癌、食管癌、卵巢癌、腮腺癌和舌根癌等癌組織中高表達，而在相應癌旁正常組織及一些癌癥（如膀胱癌、結(jié)腸癌）中則未檢測到［19］。

2 BCYRN1在NSCLC中的表達及作用

2.1 BCYRN1與細胞增殖

目前研究顯示BCYRN1在NSCLC細胞中主要發(fā)揮促進細胞增殖作用。GAO等［10］在肺癌細胞（H1299、SPCA1）中轉(zhuǎn)染si-BCYRN1后，CCK-8法檢測結(jié)果顯示下調(diào)BCYRN1可抑制細胞增殖。WANG等［11］亦發(fā)現(xiàn) BCYRN1在肺腺癌細胞（A549、SPCA1）、肺支氣管癌細胞系（NCI-H1650）及肺大細胞癌（NCI-H460）中的表達高于正常人上皮細胞系，將siRNA轉(zhuǎn)染至4種細胞系，同樣顯示敲低BCYRN1抑制了細胞增殖。Wnt/β-catenin信號通路可通過調(diào)節(jié)關(guān)鍵信號蛋白β-catenin而參與細胞增殖過程，當Wnt信號通路激活時，β-catenin入核，進而促進c-Myc和細胞周期調(diào)控蛋白 CDK4和CyclinD1轉(zhuǎn)錄［20-21］。WANG等［11］研究發(fā)現(xiàn)敲低BCYRN1可抑制細胞增殖，同時導致β-catenin、c-Myc、CDK4和CyclinD1表達水平下調(diào)，因此認為BCYRN1可能通過調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路而發(fā)揮細胞增殖抑制作用。綜合可見，BCYRN1在NSCLC細胞中呈高表達，且可能通過Wnt/β-catenin信號通路促進細胞增殖，發(fā)揮促癌作用。

2.2 BCYRN1與細胞凋亡

磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositide 3-kinases/protein kinase B，PI3K/AKT）通路異常激活在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮關(guān)鍵作用［22］。lncRNA可能通過調(diào)控PI3K/AKT通路的相關(guān)靶點而影響細胞凋亡。有研究報道下調(diào)lncRNA SLC25A5-AS1可通過調(diào)控miR-19a-3p/PTEN/PI3K/AKT信號通路而抑制胃腺癌細胞凋亡［23］，也有研究顯示過表達lncRNA HULC可通過上調(diào)鞘氨醇激酶1（SPHK1）抑制肺腺癌細胞（NCIH23、NCI-H522）凋亡，并進一步誘導其下游PI3K/AKT途徑激活［24］。而目前關(guān)于BCYRN1在NSCLC細胞凋亡中的作用各文獻報道結(jié)果并不一致。GAO等［10］在肺腺癌NCI-H1299細胞中敲低BCYRN1表達發(fā)現(xiàn)可抑制細胞凋亡，且可能通過下調(diào)PI3K/AKT信號通路的關(guān)鍵蛋白表達實現(xiàn)；此外還發(fā)現(xiàn)敲低BCYRN1可促進耐藥肺腺癌細胞H1299/DDP凋亡，但具體作用機制未知。然而，WANG等［11］研究卻發(fā)現(xiàn)，敲低BCYRN1可能通過抑制Wnt/β-catenin通路關(guān)鍵蛋白的表達促進肺腺癌細胞（A549、SPC-A1）、細支氣管肺泡癌細胞（NCI-H1650）和大細胞肺癌細胞（NCI-H460）凋亡。綜上推測，在NSCLC中BCYRN1可能作為Wnt/β-catenin和PI3K/AKT信號通路的上游而發(fā)揮促進或抑制細胞凋亡作用，其機制有待于進一步研究。

2.3 BCYRN1與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化及侵襲

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是肺癌發(fā)生遷移和侵襲的關(guān)鍵步驟，肺癌細胞經(jīng)過EMT失去了上皮細胞的特征，更多的分子標志物能夠表達，進而促進肺癌轉(zhuǎn)移與侵襲［25］。E-cadherin、N-cadherin及Snail是EMT相關(guān)蛋白，其中E-cadherin表達缺失是EMT最重要的標志，Snail等轉(zhuǎn)錄因子則對微環(huán)境刺激作出響應，并充當EMT程序的分子開關(guān)［26］。孟騰等［12］報道肺腺癌和肺鱗癌組織中BCYRN1表達高于癌旁組織，進一步通過免疫組織化學染色法發(fā)現(xiàn)E-cadherin表達陰性、N-cadherin及Snail蛋白表達陽性患者的癌組織中BCYRN1高表達，提示BCYRN1可能與NCSLC細胞發(fā)生EMT有關(guān)。

金屬蛋白酶的激活可使細胞外基質(zhì)和基底膜重塑，而這是癌細胞侵襲轉(zhuǎn)移過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［27］。HU等［13］報道BCYRN1在NSCLC組織中的表達水平高于正常肺組織，RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)其在肺腺癌細胞（NCI-H1299、SPCA-1）、鱗癌細胞（H520）和腺鱗癌細胞（L78）中c-Myc也呈高表達，提示這些病理類型的細胞中也可能存在c-Myc直接調(diào)控BCYRN1表達的方式，但目前尚未見BCYRN1與這些蛋白作用的報道。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)下調(diào)BCYRN1可抑制肺腺癌A549細胞遷移和侵襲，基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metallopeptidase，MMP）家族的MMP9和MMP13表達下降，因此認為BCYRN1可能通過增強MMP9和MMP13的表達從而促進肺腺癌A549細胞轉(zhuǎn)移。張婧婧等［28］通過雙熒光素酶實驗檢測發(fā)現(xiàn)BCYRN1可與miRNA-503的3'-UTR特異性結(jié)合，在肺腺癌NCI-H1299細胞中敲低BCYRN1可抑制細胞遷移和侵襲，Western blot檢測發(fā)現(xiàn)敲低BCYRN1可上調(diào)miRNA-503表達，繼而降低Notch1及其下游HES1蛋白表達水平，由此認為敲低BCYRN1抑制肺腺癌NCI-H1299細胞遷移和侵襲可能通過調(diào)控這些蛋白實現(xiàn)。以上研究說明，NSCLC中高表達的BCYRN1可能通過促進N-cadherin、Snail以及MMP家族的表達或者抑制miRNA-503/Notch1/HSE1信號通路進而促進NCSLC EMT和侵襲，但具體的作用機制尚需進一步明確。

2.4 BCYRN1與能量代謝

腫瘤細胞的一個普遍特點是即使在氧含量正常的情況下，葡萄糖攝取量和乳酸的積累量也會逐漸升高，利用糖酵解作為主要能量代謝的來源，獲得更高的糖分解能力，使葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岫a(chǎn)生腺苷三磷酸（ATP），這種現(xiàn)象稱為Warburg效應。近年來，糖酵解在腫瘤中的作用備受關(guān)注，也有研究證實糖酵解與NSCLC細胞增殖和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［29］。丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）是一種參與腫瘤糖酵解的關(guān)鍵限速酶，而M2型丙酮酸激酶（PKM2）是丙酮酸激酶的關(guān)鍵同工酶［30］。LANG 等［31］研究發(fā)現(xiàn)NSCLC組織中BCYRN1表達水平高于癌旁組織，雙熒光素酶實驗證實BCYRN1直接靶向miR-149，在肺腺癌H1299細胞中過表達BCYRN1可導致miR-149表達下降，細胞糖酵解能力增強，雙熒光素酶實驗證實PKM2為miR-149的直接靶基因。該研究為了分析PKM2是否為BCYRN1/miR-149軸下游的編碼基因，進一步在肺腺癌H1299細胞中敲低miR-149，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以逆轉(zhuǎn)由敲低BCYRN1誘導的PKM2蛋白表達水平降低，而敲低PKM2表達則逆轉(zhuǎn)了miR-149抑制劑對葡萄糖消耗和乳酸生產(chǎn)的抑制作用。由此認為，BCYRN1/miR-149/PKM2信號通路與Warburg效應有關(guān)，而該通路可能是肺癌潛在治療靶標。

2.5 BCYRN1與預后

已有研究通過RT-PCR檢測證實BCYRN1在肺癌患者血清、組織中高表達［10-13，32］，提示BCYRN1可能是潛在肺癌的生物指標。曾曉等［32］通過RT-PCR檢測肺腺癌和肺鱗癌患者血清中BCYRN1的相對表達量，發(fā)現(xiàn)其在癌組織中的表達明顯高于健康對照組（2.84±0.95 vs 1.16±0.50，P＜0.05），分析 BCYRN1 的表達臨床病理特征，發(fā)現(xiàn)BCYRN1表達與腫瘤大小、臨床分期有關(guān)，但是與性別、年齡、組織學分型無關(guān)。隨訪分析發(fā)現(xiàn)BCYRN1高表達的患者中位無進展生存時間（15個月vs 21個月）與中位總生存時間（19個月vs 28個月）均低于BCYRN1低表達患者；采用Cox比例風險回歸模型分析影響患者預后的因素，結(jié)果顯示BCYRN1高表達、腫瘤直徑＞3 cm和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性提示患者預后不良。孟騰等［12］采用RT-PCR分析60例肺腺癌和鱗癌癌（肺腺癌37例、肺鱗癌23例）原發(fā)灶及其配對癌旁肺組織標本，發(fā)現(xiàn)在TNMⅡ～Ⅳ期肺腺癌和鱗癌組織中BCYRN1表達高于Ⅰ期，且高表達患者臨床分期較晚，更易出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。GAO等［10］檢測76例NSCLC癌組織及癌旁組織中BCYRN1的表達情況，亦發(fā)現(xiàn)癌組織中BCYRN1的表達高于相應癌旁組織，根據(jù)BCYRN1表達水平分為BCYRN1高表達組和BCYRN1低表達組，發(fā)現(xiàn)BCYRN1表達與臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及遠處轉(zhuǎn)移相關(guān)，而與年齡、性別無關(guān)；Kaplan-Meier分析結(jié)果顯示BCYRN1高表達患者預后較差。綜上可見，目前研究認為BCYRN1高表達與患者臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等不良臨床特征有關(guān)，檢測其表達可能有助于早期診斷及評估預后。但是以上均為回顧性小樣本研究，BCYRN1作為診斷及預后標志物還需開展多中心大樣本研究證實。

3 小結(jié)

隨著二代測序技術(shù)的快速發(fā)展，表觀遺傳學標志物的變化可能成為腫瘤高風險評估、早期診斷、治療以及預后的有效標志物［33］。lncRNA在癌癥中的作用也將不斷被揭示。BCYRN1作為lncRNA的其中一個分子，目前研究發(fā)現(xiàn)其在肺癌組織和細胞均中高表達，且與臨床特征及預后有關(guān)；針對BCYRN1與NSCLC的功能實驗發(fā)現(xiàn)，BCYRN1可能通過參與調(diào)控不同的信號通路或直接靶向下游microRNA等多種機制而抑制細胞增殖，促進細胞凋亡及EMT，BCYRN1有望成為NSCLC診斷、預后判定及治療的潛在靶點，但是BCYRN1發(fā)揮的作用及確切的作用機制仍需開展更深入的基礎(chǔ)研究及大樣本多中心臨床研究證實。