长链非编码RNA在癌症诊断中的应用

徐飞岳，陈扬超

·述 评·

长链非编码RNA在癌症诊断中的应用

徐飞岳，陈扬超

人类基因组中蛋白质非编码基因占大多数，这些非编码基因与癌症的发生、发展有密切联系。非编码基因转录形成的RNA称作非编码RNA。其中的长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）具有重要的基因调控功能并由此受到重视。由于部分lncRNA在各类型的癌症中表达异常，因此可以作为癌症的标志物用以诊断癌症。本文对lncRNA的分类、基因调控机制以及在癌症中的作用进行介绍，并对现有的以及部分潜在的癌症标志物lncRNA进行详细阐述。随着基因测序技术及微阵列技术的发展，更多的lncRNA会被发现并且能够成为重要的诊断肿瘤的标志物。

长链非编码RNA；调控机制；癌症；基因诊断

很长时间以来，在癌症研究中编码蛋白质的基因备受广泛关注。然而，DNA组分总汇计划（encyclopedia of DNA element，ENCODE）研究表明，人类基因组中只有少量的基因组能够编码蛋白质，多于80%的基因组虽然能转录形成RNA，但这些RNA不能进一步翻译最终形成蛋白质，这些基因组属于非编码基因组，由非编码基因组转录形成的RNA被称作非编码RNA（non-coding RNA）［1］。

之前，人们认为这部分的非编码基因组只是一些转录噪音，并没有具体的功能。最新的研究表明，这些非编码RNA具有基因调控功能［2］；而且在癌症研究中发现，许多非编码RNA的表达异常往往与癌症的发生、发展以及术后恢复有紧密联系。部分异常表达的非编码RNA能够作为癌症的基因诊断靶点，可以为早期诊断以及判断癌症类型提供新的依据。

相较于编码RNA，非编码RNA在癌症诊断中有无可比拟的优势。编码RNA在转录翻译过程中会受到各种调控，不能准确反映最终功能产物，即蛋白质的表达水平。而非编码基因无法翻译，所受调控相对较少，相对比较准确，并且具有更高的癌症相关度［2］，可以作为更有效的诊断工具。Cheetham等［3］通过全基因组关联研究系统分析与癌症相关的301个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs），得出只有3.3%的SNPs发生在蛋白编码区域，40%的SNPs发生在蛋白编码基因的内含子上，另有44%发生在基因间区。由此可见，与癌症相关的SNPs多发生在非编码区域，并且可以推断这些非编码区域可能转录形成非编码RNA发挥作用。而且，非编码RNA在体液如血液甚至尿液中可以稳定存在，并能被检测到［4］。因此，非编码RNA作为检测工具，具有方便迅速、减轻患者痛苦的优势。

根据RNA的大小，非编码RNA可以分为长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）和短链非编码RNA。一般将大于200 NT的RNA归为长链非编码RNA，而小于200NT的则称为短链非编码RNA［5］。短链非编码RNA包括微小RNA（microRNA，miRNA）、小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）、PIWI蛋白相互作用RNA（PIWI-interacting RNA，piRNA）以及小核仁RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）［6］。通过实时荧光定量核酸扩增检测系统检测miRNA在体内的表达，可以用作癌症的诊断。有报道认为，miRNA-21就可以作为肝癌的基因诊断标志物［7］。然而，在测定miRNA表达时需要有参考基因对其进行定量分析，研究表明不同的参考基因会对目的基因的输出有很大影响［8］。目前，人们对选择何种基因作为内参仍然没有共识。此外，miRNA的特异性低，很难通过对其进行分析从而确定具体的癌症［6］。每个miRNA的目标基因平均有500个之多。保守估计，大约60%的mRNA拥有1个或多个可以被miRNA识别作用的保守序列［9-10］。这既表明了作为转录调控因子的miRNA调控范围之广，但同时也表明miRNA的特异性较低。

随着下一代基因测序技术以及微阵列技术的发展与应用，大量的lncRNA得以发现和研究［11-13］。据估计，哺乳动物的lncRNA的转录子数量远多于蛋白编码基因的转录子［14］。目前，ENCODE预测的人类基因组lncRNA有9 640个位点，但这只是冰山一角，仍有大量的lncRNA还未发现［6］。与编码基因相似，lncRNA具有组织特异性表达，染色体标志物以及独立的基因启动子［6］；并且相较于miRNA，lncRNA的调控机制相对单一因而特异性更高。因此，lncRNA作为癌症的基因诊断生物标志物有无可比拟的优势。

1 lncRNA的功能及调控机制

lncRNA同样由RNA聚合酶Ⅱ转录形成，经过剪切之后形成成熟的lncRNA。lncRNA可以分为多种亚型，如：长链基因间非编码RNA（long intergenic non-coding RNA，lincRNA）；天然反义转录物（natural antisense transcripts，NATs）；转录的超级保守区（transcribed ultraconserved region，T-UCR）；假基因（pseudogene）；增强子样非编码RNA（enhancer-like noncoding RNA，eRNA）等［15］。与miRNA相比，lncRNA的序列保守度更低，然而lncRNA在细胞内的调控功能更为广泛。目前研究表明，lncRNA的生物功能包括染色体修饰、转录及转录后调控、印记、表观调控、细胞凋亡及细胞周期调控、剪切以及细胞增殖和分化调控等［15］。

lncRNA的分子机制通常归结为分子信号、分子圈套、分子向导以及支架4种。作为信号，lncRNA忠实地指导转录因子与基因组DNA的结合，在时间与空间上调控基因表达。作为分子圈套时，lncRNA与转录因子结合并阻止其与基因组DNA结合。在作为分子向导时，lncRNA招募染色体修饰蛋白复合体到达目的基因，从而调控目的基因表达。lncRNA可以与多个蛋白结合形成核糖核蛋白聚合物，可以作为核结构的支架起稳定作用。

lncRNA可以在染色体修饰、转录调控以及转录后加工的水平上调控相应的蛋白表达基因的表达。在对染色体进行修饰时，lncRNA通过招募相关染色体修饰复合物到目的靶点发挥复合物的催化功能。例如lncRNA-同源异型盒（homeobox，Hox）基因的反义基因间RNA（Hox transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）可以招募多梳蛋白抑制复合物2（polycomb repressive complex 2，PRC2）到达HoxD位点，PRC2可以使染色体组蛋白H3K27发生甲基化进而导致染色体固缩最终抑制基因表达［16］。在转录水平对基因表达调控时，lncRNA具有多种调控机制。lncRNA通过招募RNA连接蛋白进而调控组蛋白乙酰转移酶使得染色体乙酰化从而抑制转录的发生。lncRNA也可以作为转录因子的共同催化剂调控相关基因的转录。lncRNA还可以与启动子结合进而抑制转录因子与其结合抑制基因的转录。对于转录后调控，lncRNA可以掩盖5′端的剪切位点，使得内含子得以保留从而达到选择性剪接的调控目的［17］。

2 lncRNA可以作为癌症检测标志物

现有研究表明，lncRNA与多种肿瘤的生成、发展、迁移等有高度联系，可以作为诊断的靶点［18］。部分lncRNA在癌症中异常表达、过度表达或低表达，因此可以根据其表达状况来诊断癌症。介绍目前已经批准应用的癌症诊断标志物lncRNA以及潜在的可以作为标志物的lncRNA。

2.1 美国食品和药物管理局批准应用的癌症诊断标志物——前列腺癌抗原3 前列腺癌抗原3（pro-state cancer antigen 3，PCA3）与前列腺癌高度相关，可以用作预测前列腺癌风险，避免前列腺穿刺［19-20］。研究表明，在超过95%的前列腺癌患者中，肿瘤组织中PCA3的表达量是非肿瘤组织的100倍以上［21］，并且在其他组织中没有发现有PCA3的表达，意味着PCA3与前列腺癌高度相关。虽然早在1999年就已经发现了这一与独特的、与前列腺癌高度相关并具有选择性剪接功能的lncRNA，但到目前为止对PCA3在前列腺癌中所发挥的作用依然知之甚少［21-22］。在敲除了PCA3的前列腺癌细胞系LNCaP细胞及PCA3细胞中，发现细胞生长、活性以及雄激素受体信号途径受到抑制［23］。尽管对PCA3的调控机制不是特别清楚，但不妨碍PCA3在临床上的成功应用。目前，美国食品和药物管理局已经批准了PCA3临床检测用以代替之前的前列腺特异性抗原分析。主要是由于PCA3检测的特异性以及灵敏度高，可以快速方便地诊断前列腺癌［20-21］。

2.2 潜在的癌症诊断标志物lncRNA

2.2.1 肿瘤中过度表达的lncRNA

2.2.1.1 HOTAIR HOTAIR是一种在多种癌症中过度表达的lncRNA，已经引起广泛研究和关注。HOTAIR是长2 158 NT的lincRNA，由HoxC转录生成，主要作用是招募PRC2及组蛋白赖氨酸特异性脱甲基酶1复合体结合到HoxD位点催化此处染色体组蛋白H3K27甲基化，抑制基因表达［16］。

早在2010年，Gupta等［16］就发现了在乳腺癌中过度表达的HOTAIR，并且可以预测肿瘤的迁移以及患者的存活率。Ma等［24］研究发现，在相对于正常临近组织HOTAIR在胆囊癌组织表达量明显升高；而且相对于早期的胆囊癌组织，已经扩散的肿瘤组织的HOTAIR表达量更高。Emadi-Andani等［25］则在胃癌临床样本中发现过度表达的HOTAIR与肿瘤临床分期、嗜神经侵袭以及肿瘤远距离转移有正相关性。在肝癌中，HOTAIR同样过度表达，并且还可以作为肝移植治疗后肿瘤再发生的生物标志物［26］。在胰腺癌［27］、鼻咽癌［28］中均发现HOTAIR的过度表达，HOTAIR是成为癌症标志物的最佳选择之一。

2.2.1.2 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子4b位点的反义非编码RNA 细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子4b（inhibitors of cyclin-dependent kinase 4b，INK4b）位点的反义非编码RNA（antisense noncoding RNA in the INK4 locus，ANRIL）位于染色体9p21区域，该区域是一个与多种疾病，如心血管疾病、2型糖尿病、阿尔茨海默病等多种疾病［29］相关的热点区域；同时，发生在该区域的突变也与多种癌症有关，如白血病、乳腺癌、卵巢癌等［29］。位于该区域的p15INK4b、p14蛋白可选读码框（p14 alternate reading frame，p14ARF）和p16INK4a是已知的抑癌基因，广泛地参与调控细胞增殖、凋亡、衰老等功能［30］。ANRIL作为反义RNA链可以抑制相邻的p15INK4b、p14ARF和p16INK4a基因的表达，进而间接调控细胞增殖、凋亡活动［31］。ANRIL调控相邻基因的分子机制与HOTAIR相似，都是通过招募PRC1和PRC2达到指定基因的染色体位点，最终导致染色体固缩抑制基因表达。

研究表明，ANRIL在胃癌中过度表达，并且高表达的ANRIL与高临床肿瘤分期和较大的肿瘤有高度相关性，同时高表达的ANRIL预示着较差的术后恢复效果［32］。在白血病患者中ANRIL也有过度表达，并且伴随着抑癌基因p15的沉默［33］。在胰腺癌中也有发现ANRIL的高表达［34］。

2.2.1.3 肺腺癌转移相关转录因子1 肺腺癌转移相关转录因子1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）长度约为8 000 NT，在人类正常组织中有广泛分布［35］。研究表明，MALAT1可以调控细胞的迁移。在肺腺癌细胞中的MALAT1敲除以后，迁移相关的基因表达受到影响，同时细胞的迁移受到抑制［36］。MALAT1的调控机制没有完全被理解，但研究认为MALAT1通过调控丝氨酸／精氨酸剪切因子磷酸化进而调控选择性剪切。MALAT1敲除以后会导致部分剪切因子的位置和活性的改变，并产生一系列的具有不同剪切位点的pre-mRNA［37］。

MALAT1首次在非小细胞肺癌中发现并进行报道。高表达的MALAT1被认为与肿瘤的高转移率以及低的术后存活率相关［35］。尽管在正常组织中也能检测到MALAT1的表达，但在肝癌、乳腺癌、胰腺癌、骨肉瘤、结肠癌、膀胱癌、宫颈癌、子宫内膜间质肉瘤以及前列腺癌中，MALAT1的表达量相对于正常组织有明显升高［38］。目前，MALAT1已经作为肝移植手术的预后因子，用以预测肿瘤的发生［39］。

2.2.1.4 H19 H19是长度约为2 300 NT的lncRNA，在生长发育的基因组印记发挥很大的作用。H19在成熟组织的再生在肿瘤发生过程中可以再次激活［40］。致癌基因c-myc能够在多种细胞中诱导H19的表达［41］。也有研究表明，由肿瘤造成的低氧以及p53突变型能够激活H19的表达［42］。在结肠直肠癌中miRNA-675能够抑制抑癌基因RB1，而H19可以作为miRNA-675的前体，因此H19和miRNA-675被认为是致癌基因［43］。H19也能直接调控并抑制其反义链上的基因——H19对立肿瘤抑制基因（H19opposite tumor suppressor，HOTS）的表达，而HOTS被认为是一种抑癌基因可以抑制肿瘤的生长［44］。研究表明，H19调控的基因与肿瘤细胞的迁移、血管生成以及新陈代谢相关［45-46］。在肝癌［47］、胃癌［48］、胰腺癌［49］、结肠癌［2］、膀胱癌［50］中都能检测到过度表达的H19。

2.2.1.5 肝癌细胞高表达 肝癌细胞高表达（highly upregulated in liver cancer，HULC），从名称就可得知HULC与肝癌特异性相关。研究表明，HULC不仅与肝癌以及有肝转移能力的结肠直肠癌相关，而且在乙型病毒性肝炎病毒导致的肝癌细胞中表达量较高，表明HULC可能与乙型病毒性肝炎病毒感染导致的癌症有密切的联系［51］。作为潜在的生物标志物，HULC可以稳定存在于血液中，并能够被检测到［52-53］。HULC长度约为500 NT，包含2个外显子，位于染色体6p24.3，类似于mRNA但已研究证实是非编码RNA［52］。HULC的调控机制是作为miRNA-372的分子圈套，与miRNA-372结合阻止其与蛋白激酶A催化亚单位β（protein kinase A catatytic subunit beta，PRKACβ）结合。PRKACβ是cAMP反应元件结合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB）的激酶，激活CREB的活性。CREB激活后又会通过保持HULC启动子的染色体结构的开放从而促进HULC的转录［54］。

2.2.2 肿瘤中下调的lncRNA

2.2.2.1 母系表达基因3 母系表达基因3（materally expressed gene 3，MEG3）是第1种被定为抑癌基因的lncRNA。MEG3位于染色体14q32.2上，共有10个外显子［55］。根据不同的剪切方式现已检测到12个亚型，最早发现的亚型的长度约为1 600 NT［56］。MEG3在正常组织细胞中大量表达，特别是在大脑和脑垂体。不仅在脑癌中而且在其他多种癌症中都发现MEG3的表达量下降甚至无法检测到［57-58］。研究表明，在肾细胞癌和上皮性卵巢癌中，MEG3表达受到抑制是由于启动子发生了甲基化所致［59-60］。在垂体瘤的临床样本中也发现MEG3基因高度甲基化抑制了MEG3的转录［61］。在胃癌中，MEG3在肿瘤中的表达水平显著下降，并与临床肿瘤分期、肿瘤侵袭深度以及肿瘤大小相关，并且低表达量的MEG3预示着不良预后［62］。异位表达该基因可以明显观察到多种癌细胞系的生长受到抑制，并且p53蛋白含量上升以及p53下游靶点被激活［61］。

2.2.2.2 lncRNA-p21 lncRNA-p21在基因组的位置与细胞周期调控基因CDKN1A相邻，大小约为3 100 NT。lncRNA-p21是由p53直接激活并在p53的转录应答时发挥重要作用。在p53转录网络中，lncRNA-p21通过调控mRNA转录和蛋白的稳定来实现其功能。lincRNA-p21通常需要与核不均一核糖核蛋白K（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K，hnRNPK）协作共同激活p53相关基因，如p21的转录。此时，lncRNA-p21发挥的作用与p53这种抑癌基因相似。最新研究发现，在lncRNA-p21缺陷型老鼠中，多梳蛋白目的基因的改变，表明lncRNA-p21与多梳蛋白有一定的联系［63］。lncRNA-p21与RAN连接蛋白HuR结合时会招募let-7／Ago2与lncRNA-p21结合，而let-7／Ago2会导致lncRNA-p21的稳定性下降［64］。

在对结肠直肠癌患者检测时发现，相对于正常组织，lncRNA-p21在肿瘤组织中的表达量明显下调，而且在直肠肿瘤中的lncRNA-p21表达量要高于在结肠的肿瘤。研究还发现，在Ⅲ期肿瘤中lncRNA-p21的表达量要高于Ⅰ期肿瘤［65］。因此，lncRNA-p21不仅可以预测癌症，而且与癌症发展也存在一定关联。鉴于lncRNA-p21在p53调控网络中所起的作用，lncRNA-p21可以成为潜在的诊断靶点。

2.2.2.3 GAS5 GAS5的转录单位包括了12个外显子，长度约为7 000 NT，并可形成snoRNA。GAS5通过调控细胞的糖皮质激素的活性来应答营养物的缺乏，进而抑制细胞的生长以及提高细胞对凋亡的敏感性。在调节过程中，由于糖皮质激素受体属于转录因子，因此GAS5可以作为分子圈套，直接作用于糖皮质激素受体的DNA结合位点，从而阻止糖皮质激素受体与对应的反应元结合，进而调控细胞的新陈代谢。现有研究表明，在直肠癌细胞及直肠癌组织中，p53基因可以直接调控GAS5，GAS5衍生的snoRNA可以直接应答DNA损害［66］。也有研究表明，在非小细胞肺癌细胞系及肾细胞瘤细胞系中，过度表达GAS5可以导致肿瘤细胞在体内及体外生长受到抑制并且引起凋亡［67-68］，同时用siRNA敲除掉GAS5后则会促进肺癌［67］、膀胱癌［69］及胰腺癌［70］的肿瘤细胞生长。由于GAS5直接抑制细胞的快速生长，因此在多种癌细胞，如恶性胸膜间皮瘤［71］、肾癌［72］、非小细胞肺癌［67］中均能发现其表达量有明显下降。在胃癌肿瘤样本中，GAS5的表达量明显下降，低表达量的GAS5预示着较低的无病生存率和存活率［73］。

3 总结与展望

众所周知，癌症作为人类头号杀手之一，目前仍然没有特效药物可以直接治愈。而早期发现并采取措施是可以有效避免癌症或提高癌症治愈率。如今已有部分lncRNA得以发现并被证明能够在癌症中发挥重要的调控作用。在癌症中，部分表达失调的lncRNA被认为可以作为潜在的生物标志物，用来对癌症进行早期预警诊断［15］。已经批准的并商业化的PCA3检测的应用也预示着lncRNA在癌症诊断中会有更大的发挥空间。

癌症生物标志物，应该具备能够简单快速检测以及与癌症紧密相关的特点。由于RNA在体液中可以方便地检测到，许多RNA与癌症息息相关，因此可以作为理想的生物标志物。其中，肿瘤相关miRNA由于稳定性高，并且可以在癌症患者的血液、尿液中检测到，因此研究较多。但如前所述，miRNA仍存在一些缺陷，尤其是肿瘤特异性不高，会限制其在肿瘤诊断中的应用。lncRNA近年来才受到重视，相对于miRNA，目前发现的与癌症相关的lncRNA数量依然偏少。虽然部分lncRNA已经被深入研究，其功能以及与癌症的关系基本确定［74-76］，但总体lncRNA的数量依然偏少。借助于转录组基因测序以及微阵列技术，将会有更多的lncRNA得以发现并研究，lncRNA这座巨大的宝库也将逐步展现于世人面前；而且在临床上可以用定量聚合酶链反应技术简单快捷地检测lncRNA的表达，为其进一步推广创造了条件。鉴于lncRNA在癌症发生中所起的调控作用，相对专一的调控机制产生的较高的特异性，以及稳定地存在于体液中的特性［77-79］，可以判断lncRNA作为癌症标志物愈发显得有必要。

作为癌症的诊断标志物，lncRNA仍有许多问题需要研究。lncRNA的稳定性如何以及在各种癌症中不同阶段的稳定性变化状况，lncRNA表达量的变化是癌症的因还是果的关系，lncRNA与癌症的特异性，以及lncRNA作为检测标志的标准等问题都需要不断研究。一些lncRNA不仅与癌症相关，而且其他疾病中也能发现其表达异常［80］，这就增加了误诊的可能性。所以，就未来基因诊断而言，既需要对大量的临床样本进行统计研究，也需要将miRNA、lncRNA以及mRNA等多种标志物结合，以提高基因诊断的准确性。

［1］ENCODE Project Consortium.An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome［J］.Nature，2012，489（7414）：57-74.

［2］Qi P，Du X.The long non-coding RNAs，a new cancer diagnostic and therapeutic gold mine［J］.Mod Pathol，2013，26（2）：155-165.

［3］Cheetham SW，Gruhl F，Mattick JS，et al.Long noncoding RNAs and the genetics of cancer［J］.Br JCancer，2013，108（12）：2419-2425.

［4］Tong YK，Lo YM.Diagnostic developments involving cellfree（circulating）nucleic acids［J］.Clin Chim Acta，2006，363（1／2）：187-196.

［5］Perkel JM.Visiting＂noncodarnia＂［J］.Biotechniques，2013，54（6）：301，303-304.

［6］Takahashi K，Yan I，Haga H，et al.Long noncoding RNA in liver diseases［J］.Hepatology，2014，60（2）：744-753.

［7］Tomimaru Y，Eguchi H，Nagano H，et al.Circulating microRNA-21 as a novel biomarker for hepatocellular carcinoma［J］.JHepatol，2012，56（1）：167-175.

［8］Takahashi K，Yan I，Wen HJ，et al.microRNAs in liver disease：from diagnostics to therapeutics［J］.Clin Biochem，2013，46（10／11）：946-952.

［9］Lewis BP，Shih IH，Jones-Rhoades MW，etal.Prediction of mammalian microRNA targets［J］.Cell，2003，115（7）：787-798.

［10］Friedman RC，Farh KK，Burge CB，et al.Mostmammalian mRNAs are conserved targets ofmicroRNAs［J］.Genome Res，2009，19（1）：92-105.

［11］Carninci P，Kasukawa T，Katayama S，et al.The transcriptional landscape of the mammalian genome［J］.Science，2005，309（5740）：1559-1563.

［12］Guttman M，Amit I，Garber M，et al.Chromatin signature reveals over a thousand highly conserved large non-coding RNAs in mammals［J］.Nature，2009，458（7235）：223-227.

［13］Baker M.Highlighting enhancers［J］.NatMethods，2011，8（5）：379.

［14］Djebali S，Davis CA，Merkel A，et al.Landscape of transcription in human cells［J］.Nature，2012，489（7414）：101-108.

［15］Li CH，Chen Y.Targeting long non-coding RNAs in cancers：progress and prospects［J］.Int JBiochem Cell Biol，2013，45（8）：1895-1910.

［16］Gupta RA，Shah N，Wang KC，et al.Long non-coding RNA HOTAIR reprograms chromatin state to promote cancer metastasis［J］.Nature，2010，464（7291）：1071-1076.

［17］Mercer TR，Dinger ME，Mattick JS.Long non-coding RNAs：insights into functions［J］.Nat Rev Genet，2009，10（3）：155-159.

［18］Zhang H，Chen Z，Wang X，et al.Long non-coding RNA：a new player in cancer［J］.JHematol Oncol，2013，6：37.

［19］de la Taille A.Progensa PCA3 test for prostate cancer detection［J］.Expert Rev Mol Diagn，2007，7（5）：491-497.

［20］Lee GL，Dobi A，Srivastava S.Prostate cancer：diagnostic performance of the PCA3 urine test［J］.Nat Rev Urol，2011，8（3）：123-124.

［21］Walsh AL，Tuzova AV，Bolton EM，et al.Long noncoding RNAs and prostate carcinogenesis：the missing′linc′？［J］.Trends Mol Med，2014，20（8）：428-436.

［22］Bussemakers MJ，van Bokhoven A，Verhaegh GW，et al. DD3：a new prostate-specific gene，highly overexpressed in prostate cancer［J］.Cancer Res，1999，59（23）：5975-5979.

［23］Ferreira LB，Palumbo A，de Mello KD，et al.PCA3 noncoding RNA is involved in the control of prostate-cancer cell survival and modulates androgen receptor signaling［J］.BMCCancer，2012，12：507.

［24］Ma MZ，Li CX，Zhang Y，et al.Long non-coding RNA HOTAIR，a c-Myc activated driver of malignancy，negatively regulates miRNA-130a in gallbladder cancer［J］. Mol Cancer，2014，13（1）：156.

［25］Emadi-Andani E，Nikpour P，Emadi-Baygi M，et al.Association of HOTAIR expression in gastric carcinoma with invasion and distant metastasis［J］.Adv Biomed Res，2014，3：135.

［26］Yang Z，Zhou L，Wu LM，etal.Overexpression of long noncoding RNA HOTAIR predicts tumor recurrence in hepatocellular carcinoma patients following liver transplantation［J］.Ann Surg Oncol，2011，18（5）：1243-1250.

［27］Kim K，Jutooru I，Chadalapaka G，et al.HOTAIR is a negative prognostic factor and exhibits pro-oncogenic activity in pancreatic cancer［J］.Oncogene，2013，32（13）：1616-1625.

［28］Nie Y，Liu X，Qu S，et al.Long non-coding RNA HOTAIR is an independent prognostic marker for nasopharyngeal carcinoma progression and survival［J］.Cancer Sci，2013，104（4）：458-464.

［29］Congrains A，Kamide K，OhishiM，etal.ANRIL：molecular mechanisms and implications in human health［J］.Int J Mol Sci，2013，14（1）：1278-1292.

［30］Canepa ET，Scassa ME，Ceruti JM，et al.INK4 proteins，a family ofmammalian CDK inhibitors with novel biological functions［J］.IUBMB Life，2007，59（7）：419-426.

［31］Kim WY，Sharpless NE.The regulation of INK4／ARF in cancer and aging［J］.Cell，2006，127（2）：265-275.

［32］Zhang EB，Kong R，Yin DD，et al.Long noncoding RNA ANRIL indicates a poor prognosis of gastric cancer and promotes tumor growth by epigenetically silencing ofmiR-99a／miR-449a［J］.Oncotarget，2014，5（8）：2276-2292.

［33］Yu W，Gius D，Onyango P，et al.Epigenetic silencing of tumour suppressor gene p15 by its antisense RNA［J］.Nature，2008，451（7175）：202-206.

［34］Yap KL，Li S，Muñoz-Cabello AM，et al.Molecular interplay of the noncoding RNA ANRIL andmethylated histone H3 lysine 27 by polycomb CBX7 in transcriptional silencing of INK4a［J］.Mol Cell，2010，38（5）：662-674.

［35］Ji P，Diederichs S，Wang W，et al.MALAT-1，a novel noncoding RNA，and thymosin beta4 predict metastasis and survival in early-stage non-small cell lung cancer［J］.Oncogene，2003，22（39）：8031-8041.

［36］Tano K，Mizuno R，Okada T，et al.MALAT-1 enhances cell motility of lung adenocarcinoma cells by influencing the expression ofmotility-related genes［J］.FEBS Lett，2010，584（22）：4575-4580.

［37］Tripathi V，Ellis JD，Shen Z，et al.The nuclear-retained noncoding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factor phosphorylation［J］.Mol Cell，2010，39（6）：925-938.

［38］Gutschner T，HammerleM，Diederichs S.MALAT 1--a paradigm for long noncoding RNA function in cancer［J］.J Mol Med（Berl），2013，91（7）：791-801.

［39］Lai MC，Yang Z，Zhou L，et al.Long non-coding RNA MALAT-1 overexpression predicts tumor recurrence of hepatocellular carcinoma after liver transplantation［J］. Med Oncol，2012，29（3）：1810-1816.

［40］Gabory A，Jammes H，Dandolo L.The H19 locus：role of an imprinted non-coding RNA in growth and development［J］.Bioessays，2010，32（6）：473-480.

［41］Barsyte-Lovejoy D，Lau SK，Boutros PC，et al.The c-Myc oncogene directly induces the H19 noncoding RNA by allele-specific binding to potentiate tumorigenesis［J］. Cancer Res，2006，66（10）：5330-5337.

［42］Matouk IJ，Mezan S，Mizrahi A，et al.The oncofetal H19 RNA connection：hypoxia，p53 and cancer［J］.Biochim Biophys Acta，2010，1803（4）：443-451.

［43］Tsang WP，Ng EK，Ng SS，et al.Oncofetal H19-derived miR-675 regulates tumor suppressor RB in human colorectal cancer［J］.Carcinogenesis，2010，31（3）：350-358.

［44］Onyango P，Feinberg AP.A nucleolar protein，H19 opposite tumor suppressor（HOTS），is a tumor growth inhibitor encoded by a human imprinted H19 antisense transcript［J］.Proc Nat Acad of Sci USA，2011，108（40）：16759-16764.

［45］Zhuang M，Gao W，Xu J，et al.The long non-coding RNA H19-derivedmiR-675modulates human gastric cancer cell proliferation by targeting tumor suppressor RUNX1［J］. Biochem Biophys Res Commun，2014，448（3）：315-322.

［46］Matouk IJ，Raveh E，Abu-lail R，et al.Oncofetal H19 RNA promotes tumor metastasis［J］.Biochim Biophys Acta，2014，1843（7）：1414-1426.

［47］Mohamadkhani A.Long noncoding RNAs in interaction with RNA binding proteins in hepatocellular carcinoma［J］.Hepat Mon，2014，14（5）：e18794.

［48］Li PF，Chen SC，Xia T，etal.Non-coding RNAs and gastric cancer［J］.World J Gastroenterol，2014，20（18）：5411-5419.

［49］Ma C，Nong K，Zhu H，et al.H19 promotes pancreatic cancermetastasis by derepressing let-7′s suppression on its target HMGA2-mediated EMT［J］.Tumour Biol，2014［Epub ahead of print］.

［50］Elkin M，Ariel I，Miao HQ，et al.Inhibition of bladder carcinoma angiogenesis，stromal support，and tumor growth by halofuginone［J］.Cancer Res，1999，59（16）：4111-4118.

［51］Matouk IJ，Abbasi I，Hochberg A，etal.Highly upregulated in liver cancer noncoding RNA is overexpressed in hepatic colorectal metastasis［J］.Eur J Gastroenterol Hepatol，2009，21（6）：688-692.

［52］Panzitt K，Tschernatsch MM，Guelly C，et al.Characterization of HULC，a novel gene with striking up-regulation in hepatocellular carcinoma，as noncoding RNA［J］.Gastroenterology，2007，132（1）：330-342.

［53］Xie H，Ma H，Zhou D.Plasma HULC as a promising novel biomarker for the detection of hepatocellular carcinoma［J］.Biomed Res Int，2013，2013：136106.

［54］Wang J，Liu X，Wu H，et al.CREB up-regulates long noncoding RNA，HULC expression through interaction with microRNA-372 in liver cancer［J］.Nucleic Acids Res，2010，38（16）：5366-5383.

［55］MiyoshiN，Wagatsuma H，Wakana S，etal.Identification of an imprinted gene，Meg3／Gtl2 and its human homologue MEG3，firstmapped on mouse distal chromosome 12 and human chromosome 14q［J］.Genes Cells，2000，5（3）：211-220.

［56］Zhang X，Rice K，Wang Y，et al.Maternally expressed gene 3（MEG3）noncoding ribonucleic acid：isoform structure，expression，and functions［J］.Endocrinology，2010，151（3）：939-947.

［57］Ying L，Huang YR，Chen H，et al.Downregulated MEG3 activates autophagy and increases cell proliferation in bladder cancer［J］.Mol Biosyst，2013，9（3）：407-411.

［58］Lu KH，LiW，Liu XH，et al.Long non-coding RNA MEG3 inhibits NSCLC cells proliferation and induces apoptosis by affecting p53 expression［J］.BMC Cancer，2013，13：461.

［59］Sheng X，Li J，Yang L，etal.Promoter hypermethylation influences the suppressive role ofmaternally expressed 3，a long non-coding RNA，in the development of epithelial ovarian cancer［J］.Oncol Rep，2014，32（1）：277-285.

［60］Kawakami T，Chano T，Minami K，et al.Imprinted DLK1 is a putative tumor suppressor gene and inactivated by epimutation at the region upstream of GTL2 in human renal cell carcinoma［J］.Hum Mol Genet，2006，15（6）：821-830.

［61］Zhang X，Zhou Y，Mehta KR，et al.A pituitary-derived MEG3 isoform functions as a growth suppressor in tumor cells［J］.JClin Endocrinol Metab，2003，88（11）：5119-5126.

［62］Sun M，Xia R，Jin F，et al.Downregulated long noncoding RNA MEG3 is associated with poor prognosis and promotes cell proliferation in gastric cancer［J］.Tumor Biol，2014，35（2）：1065-1073.

［63］Dimitrova N，Zamudio JR，Jong RM，et al.LincRNA-p21 activates p21 in cis to promote polycomb target gene expression and to enforce the G1／S checkpoint［J］.Mol Cell，2014，54（5）：777-790.

［64］Yoon JH，Abdelmohsen K，Srikantan S，et al.LincRNA-p21 suppresses target mRNA translation［J］.Mol Cell，2012，47（4）：648-655.

［65］Zhai H，Fesler A，Schee K，et al.Clinical significance of long intergenic noncoding RNA-p21 in colorectal cancer［J］.Clin Colorectal Cancer，2013，12（4）：261-266.

［66］Krell J，Frampton AE，Mirnezami R，et al.Growth arrestspecific transcript 5 associated snoRNA levels are related to p53 expression and DNA damage in colorectal cancer［J］.PLoSOne，2014，9（6）：e98561.

［67］Shi X，Sun M，Liu H，etal.A critical role for the long noncoding RNA GAS5 in proliferation and apoptosis in nonsmall-cell lung cancer［J］.Mol Carcinog，2013［Epub ahead of print］.

［68］Qiao HP，Gao WS，Huo JX，et al.Long non-coding RNA GAS5 functions as a tumor suppressor in renal cell carcinoma［J］.Asian Pac JCancer Prev，2013，14（2）：1077-1082.

［69］Liu Z，Wang W，Jiang J，et al.Downregulation of GAS5 promotes bladder cancer cell proliferation，partly by regulating CDK6［J］.PloSOne，2013，8（9）：e73991.

［70］Lu X，Fang Y，Wang Z，et al.Downregulation of gas5 increases pancreatic cancer cell proliferation by regulating CDK6［J］.Cell Tissue Res，2013，354（3）：891-896.

［71］Renganathan A，Kresoja-Rakic J，Echeverry N，et al.GAS5 long non-coding RNA in malignant pleural mesothelioma［J］.Mol Cancer，2014，13：119.

［72］Zhou S，Wang J，Zhang Z.An emerging understanding of long noncoding RNAs in kidney cancer［J］.JCancer Res Clin Oncol，2014［Epub ahead of print］.

［73］Sun M，Jin FY，Xia R，et al.Decreased expression of long noncoding RNA GAS5 indicates a poor prognosis and promotes cell proliferation in gastric cancer［J］.BMCCancer，2014，14：319.

［74］Zhang XM，Ma ZW，Wang Q，et al.A new RNA-seq method to detect the transcription and non-coding RNA in prostate cancer［J］.Pathol Oncol Res，2014，20（1）：43-50.

［75］LiW，Kang Y.A new Lnc in metastasis：long noncoding RNA mediates the prometastatic functions of TGF-β［J］. Cancer Cell，2014，25（5）：557-559.

［76］Ombrello MJ，Sikora KA，Kastner DL.Genetics，genomics，and their relevance to pathology and therapy［J］.Best Pract Res Clin Rheumatol，2014，28（2）：175-189.

［77］Lin R，Maeda S，Liu C，et al.A large noncoding RNA is a marker for murine hepatocellular carcinomas and a specrum of human carcinomas［J］.Oncogene，2007，26（6）：851-858.

［78］Jiang YJ，Bikle DD.LncRNA：a new playerin 1α，25（OH）（2）vitamin D（3）／VDR protection against skin cancer formation［J］.Exp Dermatol，2014，23（3）：147-150.

［79］Rivas A，Burzio V，Landerer E，et al.Determination of the differential expression of mitochondrial long non-coding RNAs as a noninvasive diagnosis of bladder cancer［J］. BMC Urol，2012，12：37.

［80］Han YW，Houcken W，Loos BG，etal.Periodontal disease，atherosclerosis，adverse pregnancy outcomes，and headand-neck cancer［J］.Adv Dent Res，2014，26（1）：47-55.

陈扬超博士简介

香港中文大学医学院生物医学学院博士生导师，主要从事胃肠肿瘤分子生物学、基因表达调控以及蛋白质组学研究，主持香港特区政府健康与医药类、香港-美国合作研究基金项目10余项，获研究经费700余万元，在Cancer Res、Gastroenterology、Hepatology、Proteomics、JMol Biol等杂志发表学术论文60余篇；现为国家自然科学基金委员会评审专家，Cancer Lett、PLos One、Life Sci、Anticancer Drugs、BMC Med Genomics等多家国际期刊特约审稿人。

Long non-coding RNA，potential biomarkers of the cancer diagnosis

XU Feiyue，CHEN Yangchao
（School of Biomedical Sciences，Faculty of Medicine，the Chinese University of Hong Kong，Hong Kong 999077，China）

Large numbers of the genomic transcripts do not encode proteins but play critical role in development and progress of cancer.Those non-coding transcripts are called non-coding RNA.Among the non-coding RNA，the long non-coding RNA（lncRNA）are increasingly recognized as participators of gene regulation.Parts of the lncRNA are found to be dysregulated in cancer and believed to be potential biomarkers for cancer diagnosis.In this paper，the classification，regulation mechanisms and biological functions of the lncRNA are introduced.Besides，some existing and potential biomarker lncRNA are also elaborated here.More lncRNA will be investigated and become the significant biomarkers for cancer diagnosiswith the advancement of gene sequence and microarray technologies.

Long non-coding RNA（lncRNA）；Regulation mechanisms；Tumor；Gene diagnosis

Q522；R73

A

2095-3097（2014）05-0257-08

10.3969／j.issn.2095-3097.2014.05.001

2014-07-18 本文编辑：徐海琴）

999077香港，香港中文大学医学院生物医学学院（徐飞岳，陈扬超）