长链非编码RNA在结直肠癌中的研究现状

梁新军 臧爱华

•综述•

长链非编码RNA在结直肠癌中的研究现状

梁新军 臧爱华

近年来研究发现，长链非编码RNA在多种恶性肿瘤的发生发展中发挥重要作用，有望成为新的肿瘤治疗靶点，已成为目前肿瘤研究的热点问题之一。本文对长链非编码RNA的概况及其在结直肠癌预后判断、恶性潜能及诊断中的应用现状做一综述，为结直肠癌的精准治疗提供新的思路与依据。

结直肠肿瘤；诊断，鉴别；长链非编码RNA

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是临床上常见的恶性肿瘤之一，其发病呈逐年上升趋势，目前已跃居全世界恶性肿瘤发病率的第3位，死亡率仅次于肺癌，严重威胁人们的生命安全［1］。近年来，随着外科技术的不断进步、新药的开发应用及以贝伐单抗和西妥昔单抗为代表的靶向治疗药物的临床使用，晚期结直肠癌患者的疗效和预后已有了大幅度的提高。但由于远处转移和耐药的发生，其疗效仍不令人满意［2］。

既往人们对结直肠癌发病和转移机理以及耐药机制等方面进行了一系列探讨，认为机体内多种基因变化或表观遗传学改变可能在其中起到了重要作用。近年来人们发现，长链非编码RNA（long non-coding RNA，LncRNA）在多种恶性肿瘤的发生发展以及耐药等方面发挥重要作用，已成为目前肿瘤研究的热点问题之一［3］。本文将对LncRNA在结直肠癌中的研究现状进行综述。

一、LncRNA的概述与功能

（一）LncRNA的概述

近年来研究发现，在真核细胞的基因组中存在大量不具备编码蛋白质功能、但又在细胞生长和分化过程中发挥重要作用的非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）。按照其功能和表达特点，ncRNA可分为管家非编码RNA（housekeeping non-coding RNA）和调控非编码RNA（regulatory non-coding RNA）两类。按照所含核苷酸和碱基的大小又可分为长链非编码RNA以及小分子非编码RNA（包括微小RNA，miRNA；小干扰RNA，siRNA；与PIWI蛋白相互作用的RNA，piRNA）两大类［4］。

长链非编码RNA是一类内源性转录本长度大于200个核苷酸的非编码RNA，缺少开放的阅读框，不具备转录和翻译功能。可能是编码蛋白质的结构基因由于各种原因导致核苷酸断裂、染色质重排、非编码基因转录、基因插入以及基因序列重复等而产生。LncRNA具有类似于mRNA样的结构，通常由RNA聚合酶II生成，具有polyA尾巴和启动子结构，因此曾被称为mRNA样的长链RNA。按照其编码基因在基因组中的位置，LncRNA又分为正义、反义、双向、基因间以及基因内等5大类型［5］。

（二）LncRNA的功能

研究表明，虽然LncRNA序列的保守型较低，但由于类型的多样性和核苷酸的长度决定了其承载的信息量大，更易形成高级结构，因而其功能可能更为多样和复杂。人们推测，LncRNA的功能可能作为垃圾或转录副产物存在，也有可能作为联系不同蛋白质之间的桥梁、或指导蛋白质复合体正确结合到基因组上的向导，并可能作为小分子非编码RNA（如miRNA、piRNA等）的前体分子或激活编码基因的启动子和调节基因表达的效应子等［6］。

目前认为，LncRNA可能通过以下几种方式发挥其生物学功能［7］：（1）通过与编码蛋白基因的mRNA互补结合形成双链结构，进而干扰mRNA的剪切，形成不同的剪切形式，或在Dicer酶的作用下产生内源性siRNA；（2）通过与特定蛋白质直接结合而调节相应蛋白的活性或改变该蛋白的细胞定位；（3）作为结构组分与蛋白质形成核酸蛋白质复合体；（4）通过在编码蛋白的基因上游启动子区转录，进而干扰下游基因的表达；（5）通过抑制RNA聚合酶II或者介导组蛋白修饰或染色质重构而影响下游基因的表达。

（三）LncRNA与恶性肿瘤

越来越多的研究证实，LncRNA在细胞增殖与凋亡、分化与发育等过程中均发挥了重要作用。随着研究的深入，人们发现LncRNA也参与了恶性肿瘤的发生与发展进程。LncRNA可能通过调节DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重构以及miRNA等表观遗传机制而影响基因的表达，继而影响相应蛋白质功能，破坏基因组的稳定性而导致了肿瘤的发生。在多种恶性肿瘤如肺癌、乳腺癌、前列腺癌等中，均发现了特异性的LncRNA表达谱，同时发现LncRNA与肿瘤的恶性程度及其侵袭和转移密切相关［8-10］。

报道显示［11］，在人类细胞中已有超过3 000个LncRNA被发现，根据其在恶性肿瘤发生、发展中的作用，可将LncRNA分为促进肿瘤发展的以及抑制肿瘤的2大类型。目前研究较多的有促瘤作用的LncRNA包括HOX转录反义RNA（Hox transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）、肺腺癌转移相关转录本1（metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）、HULC（highly up-regulated in liver cancer）、H19等；有抑瘤作用的LncRNA包括生长停滞转录本（growth arrest-specifc transcript 5，GAS5）、母系表达基因3（maternally expressed gene 3，MEG3）、NAMA（non-protein coding RNA，associated with MAP kinase pathway and growth arrest）等。

二、LncRNA与结直肠癌

（一）LncRNA与结直肠癌患者预后的关系

自从人们发现LncRNA以来，已有研究发现LncRNA与恶性肿瘤的恶性程度及不良预后有关。报道显示，在肺癌、肝癌、肾癌等多种恶性肿瘤中MALAT1的表达显著升高，且其表达和预后密切相关［12-14］。Zheng等［15］分析了23例II/III期结直肠癌患者的癌组织及癌旁正常组织中MALAT1的表达差异，结果显示，MALAT1在癌组织中的相对表达量高出癌旁正常组织2.26倍，差异具有显著性统计学意义（P＜0.001），进一步在146例结直肠癌患者中按照其表达高低分为了高表达组和低表达组，结果显示高表达组不管是总生存期（overall survival，OS）还是无进展生存期（disease free survival，DFS）均显著短于低表达组，提示MALAT1在结直肠癌中的表达上调是II/III期结直肠癌患者的预后不良因素。

HOTAIR是最早发现的具有反式调控作用的长链非编码RNA，研究表明，HOTAIR在急性淋巴细胞性白血病、乳腺癌、卵巢癌等中呈异常表达且与预后相关［16-18］。Svoboda等［19］研究发现，HOTAIR在肠癌组织中的高表达与患者的高死亡率密切相关，同时发现在结直肠癌患者外周血中HOTAIR的表达显著高于健康对照组，其在癌组织中的表达和外周血中的表达具有相关性并均与结直肠癌患者的预后呈负相关，可作为潜在的预后预测因子。Wu等［20］也分析了120例结肠癌患者组织标本中HOTAIR的表达，发现HOTAIR在结肠癌组织中的表达与肿瘤的侵袭、淋巴结转移、远处器官转移、组织分化程度、脉管浸润以及更差的分期有关，HOTAIR的表达越高，患者复发率越高，且总生存期和无进展生存期均短。

除此以外，还有诸多学者也发现了其他一些与结直肠癌患者预后相关的LncRNA。如Yue等［21］发现FER1L4的在结直肠癌组织中的表达与肿瘤的浸润深度、淋巴结转移及临床分期等密切相关。也有研究者同期发现LncRNA-ATB也与结直肠癌患者的转移及不良预后有关［22］。Yan等［23］报道了ncRuPAR在结直肠癌组织中呈低表达，且其表达与淋巴结转移、TNM分期等有关。Ren等［24］发现HOTTIP在结直肠癌中的高表达也代表着不良预后。这些研究都证实，LncRNA在结直肠癌中的异常表达可作为判断结直肠癌患者预后的指标。

（二）LncRNA与结直肠癌细胞的恶性潜能

研究证实，LncRNA可能通过多种机制调控恶性肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭和转移，进而促进肿瘤的发生和发展。CCAT1是一个有2 628个核苷酸的长链非编码RNA，已有研究发现CCAT1在胃癌和肠癌中呈异常表达。He等［25］也发现，CCAT1在结肠癌组织中显著高表达，且其表达与患者的临床分期、淋巴结转移和术后生存时间密切相关，同时他们发现，癌基因c-Myc可以通过直接作用于CCAT1的启动子区域而上调其表达并促进结肠癌细胞的增殖和侵袭能力。

ncRAN是首个在神经母细胞瘤中发现的非编码RNA，其定位于人第17号染色体上，在膀胱癌、神经母细胞瘤等中呈异常表达。Qi等［26］发现ncRAN在结直肠癌组织中呈低表达，并与肿瘤的恶性程度、分化程度及肝转移成负相关。体外实验证实ncRAN可体外影响结肠癌细胞的侵袭和转移能力。Yuan等［27］分析了115例结直肠癌患者，发现LncRNA-CTD903在癌组织中呈异常表达，在结肠癌细胞系中敲除CTD903后，细胞的侵袭和迁移能力增强，发生上皮-间充质转换，黏附能力下降，同时下调CTD903可增强Wnt/β-catenin及转录因子Twist和Snail的表达。提示LncRNA-CTD903可通过抑制Wnt/β-catenin信号进而抑制细胞侵袭和迁移，影响结直肠癌的转移。

其他一些研究如Thorenoor等［28］在119例结直肠癌患者中发现有111例ZFAS1表达显著升高（至少2倍以上），体外实验发现沉默ZFAS1的表达后结肠癌细胞的增殖抑制，细胞阻滞于G1期，同时对其机制进行了探讨，发现ZFAS1可能通过使P53失稳定或者作用于CDK1/cyclin B1复合体进而导致加速细胞周期并抑制凋亡而促进了结肠癌细胞的恶性潜能。Sun等［29］体内体外实验均发现LncRNA DQ786243可影响结肠癌细胞的增殖和凋亡。Zhang等［30］发现在结直肠癌中LncRNATINCR呈低表达，并且发现TINCR的表达缺失可促进EPCAM的水解进而释放EplCD，随后激活Wnt/β-catenin信号而促进结肠癌细胞的增殖和转移。这些均表明，LncRNA可通过不同的机制影响结肠癌细胞的恶性潜能而在结直肠癌进展中发挥重要作用。

（三）LncRNA与结直肠癌放化疗耐受的关系

随着新型化疗药物和靶向治疗药物的临床应用，晚期结直肠癌患者的中位生存时间已达到30个月左右，但是患者最终因发生耐药而导致治疗失败。已有众多研究对结直肠癌的耐药机制进行了探讨，有关LncRNA与结直肠耐药的研究目前甚少。Bian等［31］发现LncRNA UCA1在结直肠癌中呈高表达，体内体外实验发现UCA1可降低结肠癌细胞对5-Fu的敏感性，进一步对机制进行探讨发现，UCA1可抑制miR-204-5p的活性，而CREB1是miR-204-5p的靶基因，进一步通过调控BCL2/RAB22A而影响了结肠癌细胞对5-Fu的敏感性。

Xiong等［32］利用芯片技术分析了结肠癌5-Fu耐药细胞株和非耐药株之间LncRNA的表达差异，发现了若干可能与5-Fu耐药相关的LncRNA，可能为下一步研究提供新的思路。徐小雯等［33］利用高通路LncRNA芯片筛选比较了不同放疗敏感性细胞株间LncRNA的表达差异，获得了5种与结直肠癌细胞放疗敏感性相关的LncRNA，为后续机制研究奠定了基础。Sun等［34］利用二代测序技术发现了23个上调和20个下调的与长春新碱耐药相关的LncRNA。这些研究都说明LncRNA可能在结直肠癌细胞放化疗抵抗中发挥了重要作用，其机制尚有待进一步研究。

（四）LncRNA在结直肠癌诊断中的应用

上述已证实，LncRNA在结直肠癌的发生发展及预后预测中均起到了重要作用，学者对其在诊断结直肠癌中的应用价值也进行了一系列探讨。Zhao等［35］研究发现在结直肠癌患者血浆中LncRNA HOTAIR和CCAT1的含量均显著高于健康对照组，通过ROC曲线分析，联合检测血浆中HOTAIR和CCAT1的含量诊断结直肠癌可达到84.3%的敏感性和80.2%的特异性，更为重要的是，可使结直肠癌的早期诊断率达到85%。提示其可作为结直肠癌筛选的预测指标之一。

Kam等［36］应用以CCAT1的特异性多肽PNA为基础的分子探针（TO-PNA-MB）检测结直肠癌，结果显示在4例结直肠的早期腺瘤癌变中CCAT1均呈阳性表达，同时在8例侵袭性结直肠癌中CCAT1也均呈阳性表达，提示CCAT1 TO-PNA-MB可作为特异性诊断结直肠癌的工具，可应用于鉴别早期转移或区分良恶性病变。Tao等［37］在80例结直肠癌组织和20例血浆标本中发现LncRNAUCA1均呈高表达，且与临床分期和淋巴结转移相关，提示检测血浆中UCA1的表达可作为早期诊断结直肠癌患者的生物标记物。

综上，随着分子生物学的发展，越来越多的LncRNA被发现。诸多研究已证实LncRNA与结直肠癌的发生、发展及预后密切相关，其在结直肠癌预后判断及诊断中的应用价值已逐渐受到关注，目前已成为研究的热点之一。但LncRNA的功能及其发挥作用的确切机制目前所知甚少，仍有许多问题尚未解决。如能进一步深入阐明LncRNA的作用模式及调控网络，将为结直肠癌的诊断和治疗提供新的靶点，为精准治疗结直肠癌提供新的思路与手段，必将拥有广阔的应用前景。

[1]Goldstein DA,Ahmad BB,Chen Q,et al.Cost-Effectiveness Analysis of Regorafenib for Metastatic Colorectal Cancer[J].J ClinOncol,2015,33(32):3727-3732.

[2]Chibaudel B,Bonnetain F,Tournigand C,et al.Maintenance treatment in metastatic colorectal cancer[J].Lancet Oncol,2015,16(16):e583-584.

[3]Huarte M.The emerging role of lncRNAs in cancer[J].Nat Med,2015,21(11):1253-1261.

[4]Ruan X.Long non-coding RNA central of glucose homeostasis[J].J Cell Biochem,2016,117(5):1061-1065.

[5]Bhan A,Mandal SS.LncRNA HOTAIR:A master regulator of chromatin dynamics and cancer[J].Biochim Biophys Acta,2015,1856(1):151-164.

[6]Shahryari A,Jazi MS,Samaei NM,et al.Long non-coding RNA SOX2OT:expression signature,splicing patterns,and emerging roles in pluripotency and tumorigenesis[J].Front Genet,2015,6:196.

[7]Liz J,Esteller M.lncRNAs and microRNAs with a role in cancer development[J].Biochim Biophys Acta,2016,1859(1):169-176.

[8]Wu T,Yin X,Zhou Y,et al.Roles of noncoding RNAs in metastasis of nonsmall cell lung cancer:A mini review[J].J Cancer Res Ther,2015,Suppl 1:C7-10.

[9]Malih S,Saidijam M,Malih N.A brief review on long noncoding RNAs:a new paradigm in breast cancer pathogenesis,diagnosis and therapy[J].Tumour Biol,2016,37(2):1479-1485.

[10]Shih JW,Wang LY,Hung CL,et al.Non-coding RNAs in castration-resistant prostate cancer:regulation of androgen receptor signaling and cancer metabolism[J].Int J Mol Sci,2015,16(12):28943-28978.

[11]Shi X,Sun M,Liu H,et al.Long non-coding RNAs:a new frontier in the study of human diseases[J].Cancer Lett,2013,339(2):159-166.

[12]Guo F,Guo L,Li Y,et al.MALAT1 is an oncogenic long non-coding RNA associated with tumor invasion in non-small cell lung cancer regulated by DNA methylation[J].Int J Clin Exp Pathol,2015,8(12):15903-15910.

[13]Konishi H,Ichikawa D,Yamamoto Y,et al.Plasma level of metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1 is associated with liver damage and predicts development of hepatocellular carcinoma[J].Cancer Sci,2016,107(2):149-154.

[14]Xiao H,Tang K,Liu P,et al.LncRNA MALAT1 functions as a competing endogenous RNA to regulate ZEB2 expression by sponging miR-200s in clear cell kidney carcinoma[J].Oncotarget,2015,6(35):38005-38015.

[15]Zheng HT,Shi DB,Wang YW,et al.High expression of lncRNA MALAT1 suggests a biomarker of poor prognosis in colorectal cancer[J].Int J Clin Exp Pathol,2014,7(6):3174-3181.

[16]Wu S,Zheng C,Chen S,et al.Overexpression of long non-coding RNA HOTAIR predicts a poor prognosis in patients with acutebmyeloidleukemia[J].Oncol Lett,2015,10(4):2410-2414.

[17]Wang YL,Overstreet AM,Chen MS,et al.Combined inhibition of EGFR and c-ABL suppresses the growth of triple-negative breast cancer growth through inhibition of HOTAIR[J].Oncotarget,2015,6(13):11150-11161.

[18]Wang Y,Wang H,Song T,et al.HOTAIR is a potential target for the treatment of cisplatin resistant ovarian cancer[J].Mol Med Rep,2015,12(2):2211-2216.

[19]Svoboda M,Slyskova J,Schneiderova M,et al.HOTAIR long non-coding RNA is a negative prognostic factor not only in primary tumors,but also in the blood of colorectal cancer patients[J].Carcinogenesis,2014,35(7):1510-1515.

[20]Wu ZH,Wang XL,Tang HM,et al.Long non-coding RNA HOTAIR is a powerful predictor of metastasis and poor prognosis and is associated with epithelial-mesenchymal transition in colon cancer[J].Oncol Rep,2014,32(1):395-402.

[21]Yue B,Sun B,Liu C,et al.Long non-coding RNA Fer-1-like protein 4 suppresses oncogenesis and exhibits prognostic value by associating with miR-106a-5p in colon cancer[J].Cancer Sci,2015,106(10):1323-1332.

[22]Yue B,Qiu S,Zhao S,et al.LncRNA-ATB mediated E-cadherin repression promotes the progression of colon cancer and predicts poor prognosis[J].J Gastroenterol Hepatol,2016,31(3):595-603.

[23]Yan B,Gu W,Yang Z,et al.Down regulation of a long noncoding RNA-ncRuPAR contributes to tumor inhibition in colorectalcancer[J].Tumour Biol,2014,35(11):11329-11335.

[24]Ren YK,Xiao Y,Wan XB,et al.Association of long non-coding RNA HOTTIP with progression and prognosis in colorectal cancer[J].Int J Clin Exp Pathol,2015,8(9):11458-11463.

[25]He X,Tan X,Wang X,et al.C-Myc-activated long noncoding RNA CCAT1 promotes colon cancer cell proliferation and invasion[J].Tumour Biol,2014,35(12):12181-12188.

[26]Qi P,Xu MD,Ni SJ,et al.Down-regulation of ncRAN,a long non-coding RNA,contributes to colorectal cancer cell migration and invasion and predicts poor overall survival for colorectal cancer patients[J].Mol Carcinog,2015,54(9):742-750.

[27]Yuan Z,Yu X,Ni B,et al.Overexpression of long non-coding RNA-CTD903 inhibits colorectal cancer invasion and migration by repressing Wnt/β-catenin signaling and predicts favorable prognosis[J].Int J Oncol,2016,48(6):2675-2685.

[28]Thorenoor N,Faltejskova-Vychytilova P,Hombach S,et al.Long non-coding RNA ZFAS1 interacts with CDK1 and is involved in p53-dependent cell cycle control and apoptosis in colorectal cancer[J].Oncotarget,2016,7(1):622-637.

[29]Sun L,Xue H,Jiang C,et al.LncRNA DQ786243 contributes toproliferation and metastasis of colorectal cancer both in vitro and in vivo[J].2016,36(3):pii:e00328.

[30]Zhang ZY,Lu YX,Zhang ZY,et al.Loss of TINCR expression promotes proliferation,metastasis through activating EpCAM cleavage in colorectal cancer[J].Oncotarget,2016,7(16):22639-22649.

[31]Bian Z,Jin L,Zhang J,et al.LncRNA-UCA1 enhances cell proliferation and 5-fluorouracil resistance in colorectal cancer by inhibiting miR-204-5p[J].SCI Rep,2016,6:23892.

[32]Xiong W,Jiang YX,Ai YQ,et al.Microarray analysis of long non-coding RNA expression profile associated with 5-Fluorouracil-based chemoradiation resistance in colorectal cancer cells[J].Asian Pac J Cancer Prev,2015,16(8):3395-3402.

[33]徐小雯,袁捷,左志贵,等.与放疗抵抗相关的长链非编码RNA在不同放疗敏感性结直肠癌细胞株中的表达[J].中华胃肠外科杂志,2014,17(11):1096-1101.

[34]Sun QL,Zhao CP,Wang TY,et al.Expression profile analysis of long non-coding RNA associated with vincristine resistance in colon cancer cells by next-generation sequencing[J].Gene,2015,572(1):79-86.

[35]Zhao W,Song M,Zhang J,et al.Combined identification of long non-coding RNA CCAT1 and HOTAIR in serum as an effective screening for colorectal carcinoma[J].Int J Clin Exp Pathol,2015,8(11):14131-14140.

[36]Kam Y,Rubinstein A,Naik S,et al.Detection of a long non-coding RNA(CCAT1)in living cells and human adenocarcinoma of colon tissues using FIT-PNA molecular beacons[J].Cancer Lett,2014,352(1):90-96.

[37]Tao K,Yang J,Hu Y,et al.Clinical significance of urothelial carcinoma associated 1 in colon cancer[J].Int J Clin Exp Med,2015,8(11):21854-21860.

Research progress of long non-coding RNA in colorectal cancer

Liang Xinjun,Zang Aihua.Department of Gastroenterology,Hubei Cancer Hospital,Wuhan 430071,China

Liang Xinjun,Email:doctorlxj@163.com

As long non-coding RNA plays an important role in the occurrence and development of a variety of malignant tumors,it has become one of the extensively attended issues in cancer research and is expected to become a new target for tumor therapy.In this review,we outlined the biological characteristics of long non-coding RNA and its application in prognostic value,malignant potential and diagnosis of colorectal cancer,which will provide a new idea and basis for the accurate treatment of colorectal cancer.

Colorectal neoplasms;Diagnosis,differential;Long non-coding RNA

2016-07-23）

（本文编辑：关旭）

10.3877/cma.j.issn.2095-3224.2016.06.013

武汉市科技局科技计划资助项目（No.2013062301010813）；武汉市晨光计划资助项目（No.2015070404010204）

430079 武汉，湖北省肿瘤医院腹部内科

梁新军，Email：doctorlxj@163.com

梁新军,臧爱华.长链非编码RNA在结直肠癌中的研究现状[J/CD].中华结直肠疾病电子杂志,2016,5(6):518-522.