长链非编码RNA在消化系统肿瘤中的作用研究进展

李　安　杨家进　左为汉　卢燕君　蒋为民　吴建兵

(南昌大学第二附属医院肿瘤科，江西　南昌　330000)



长链非编码RNA在消化系统肿瘤中的作用研究进展

李安杨家进左为汉卢燕君蒋为民吴建兵

(南昌大学第二附属医院肿瘤科，江西南昌330000)

长链非编码RNA；食管癌；胃癌；肝癌；结直肠癌

近年来发现长链非编码RNA(lncRNA)能够在表观遗传学水平如染色体重塑、转录及转录后调控水平调控基因的表达。lncRNA与多种疾病有关，与肿瘤的发生、发展有密切关系。在消化系统疾病中发现大量与肿瘤相关的lncRNA,在已知的lncRNA中，部分发挥原癌基因功能，部分发挥抑癌基因功能。本文就lncRNA与消化系统肿瘤的关系及其研究进展作一综述。

1　lncRNA简介

lncRNA是一类长度>200个核苷酸，无或很少有蛋白编码功能的RNA片段。在很长一段时间内，认为lncRNA属于基因组转录的“噪音”，无明显生物学功能〔1,2〕，主要通过lncRNA芯片、Northern印迹及高通量筛选技术等方法筛选出一些与疾病有关异常表达的lncRNA。随着对lncRNA的进一步研究，发现lncRNA能够在表观遗传学水平调控基因的表达，如染色体重塑、转录水平和转录后水平，从而参与一系列的生物学过程，参与疾病尤其是肿瘤的发生、发展过程，lncRNA的表达水平与肿瘤患者的疗效有关，可以作为肿瘤预后的参考指标〔3〕。lncRNA的异常调节可能会导致多种消化系统疾病发生，包括食管癌、胃癌、肝癌和结直肠癌〔4〕。lncRNA在消化系统肿瘤组织中的表达水平分为上调和下调，但多以上调为主，猜测lncRNA能够发挥类似原癌基因或抑癌基因功能，lncRNA可以为消化系统肿瘤的分子治疗提供新的线索〔5〕。

2　lncRNA与消化系统肿瘤

2.1lncRNA与食管癌lncRNA FOXCUT(FOXC1 promoter upstream transcript)是位于FOXC1(Forkhead box C1)基因启动子上游的转录体，近来发现FOXCUT能够与FOXC1结合形成“lncRNA-mRNA序列对”形式参与食管鳞状细胞癌细胞的生物活动〔6〕。Pan等〔7〕发现在食管鳞状细胞癌及其细胞系ESCC及KYSE30中FOXCUT和FOXC1 mRNA高表达，体外实验分别敲除FOXCUT及FOXC1基因后，KYSE30细胞的增殖、迁移及侵袭能力显著抑制。在ESCC细胞系中，导入FOXCUT siRNA，FOXC1的表达量降低，FOXCUT能够调控FOXC1 mRNA的表达。进行生存分析发现FOXCUT 及 FOXC1高表达的患者生存期比FOXCUT及FOXC1低表达的患者短，FOXCUT高表达提示食管癌患者预后不良，FOXCUT有可能成为食管癌患者新的临床预后指标。

lncRNA POU3F3位于人染色体2q12的反转录区，长度为747 bp，位于POU3F3基因上游，是POU家族转录因子，LncRNA POU3F3参与了食管鳞状上皮细胞癌的发生过程〔8〕。Li等〔9〕人通过qRT-PCR发现食管鳞状上皮细胞癌组织中LncRNA POU3F3比癌旁及正常组织表达量显著增高，lncRNA POU3F3通过结合EZH2使POU3F3基因与DNA甲基转移酶(Dnmt1、Dnmt2、Dnmt3a、Dnmt3b)结合导致POU3F3基因的甲基化。目前大量研究表明POU3F3基因相邻的CpG甲基化能使抑癌基因转录失活，导致多种肿瘤的发生〔10〕。笔者猜测POU3F3基因甲基化是食管鳞状上皮细胞癌发生发展的重要因素。随后Tong等〔11〕比较在食管癌中新发现的3种lncRNA(POU3F3,HNF1A-AS1,SPRY4-IT1)对预后的影响，发现LncRNA POU3F3高表达的患者预后最差，说明lncRNA POU3F3也是食管癌预后最重要的分子标志物。

2.2lncRNA与胃癌HMlincRNA717又被称为gastric cancer associated transcript 2(GACAT2)”，是胃癌中发现的一种新的lncRNA〔12〕。Chen等〔13〕发现HMlincRNA717在胃癌组织表达量极低，在5种胃癌细胞系AGS、BGC-823、HGC-27、MGC-803、SGC-7901中HMlincRNA717的表达水平比正常胃黏膜上皮细胞系GES-1中的表达显著下调。与正常组织相比，它在胃癌组织中下调，而且在胃癌前病变中下调〔14〕。更重要的是HMlincRNA717表达水平与癌症远端转移、静脉浸润和神经侵润相关，研究表明HMlincRNA717可能在癌症发生和进展中起着关键的作用，可能成为早期胃癌的一个新的生物标记。Xie等〔15〕研究HMlincRNA717的表达水平和小细胞肺癌(NSCLC)临床病理因素间的潜在关系,也发现HMlincRNA717表达是NSCLC患者的一个独立预后因子，它可能成为NSCLC的一个潜在预后生物标记和治疗靶标。lncRNA CCAT2(Colon Cancer Associated Transcript 2)最早是在结肠癌中被发现，并由此而命名，定位于人染色体8q24，与结肠癌的生长、转移有关〔16〕。Wang等〔17〕对87对胃癌组织及正常组织运用qRT-PCR检测，发现CCAT2在胃癌组织中的表达量显著高于正常组织，并且CCAT2的表达量与淋巴转移有关。CCAT2表达量高的患者生存期短，高表达CCAT2可能是胃癌患者预后不良的指标之一。 TINCR与细胞分化相关，TINCR的异常表达可能会导致癌症的发生〔18〕。Xu等〔19〕发现核转录因子SP1能够调控TINCR的表达，沉默TINCR表达，细胞的增殖及迁移能力减弱，细胞凋亡增加，使胃癌细胞系SGC7901 和BGC823中的 TINCR高表达，胃癌细胞生长加速。TINCR结合STAU1(staufen1)蛋白，影响KLF2 mRNA的稳定性及表达量，KLF2调控细胞周期蛋白依赖性激酶基因CDKN1A/P21 和CDKN2B/P15的转录，从而影响胃癌细胞的增殖和凋亡。因此，TINCR可能是导致胃癌发生发展的重要原因之一，TINCR可能成为胃癌潜在的治疗靶点。

2.3lncRNA与肝癌URHC(up-regulated in hepatocellular carcinoma)在肝癌细胞中高表达，同时发现ZAK 在肝癌组织中表达极低，查阅资料发现ZAK 定位于URHC 基因附近，有人大胆推测ZAK 可能是URHC 作用的靶基因。Xu等〔20〕基于上述基础，猜测URHC 可能通过负调控ZAK 表达发挥促肿瘤发生作用。换言之，上调ZAK的表达能够抑制URHC降低细胞的增殖能力，他们将URHC-siRNA和K-siRNA 共转染SMMC7721 肝癌细胞，发现ZAK-siRNA 削弱了部分URHC-siRNA 抑制肿瘤细胞增殖的能力。当下调URHC 表达后，ERK1/2、JNK 及p38 的磷酸化水平显著上调，提示URHC下调活化了MAPK 通路。下调URHC表达后通过促进ZAK 表达来激活MAPK通路发挥抗癌功能，URHC可以作为今后治疗肝癌新的作用靶点，为治疗肝癌研发新的药物提供了新的方向。

lncTCF7能够调控人肝癌干细胞自我更新的作用。研究人员通过基因芯片分析发现肝癌干细胞和肝癌组织中长链非编码RNA lncTCF7显著高表达，lncTCF7定位在细胞核中。抑制lncTCF7表达，肝癌细胞转录因子的表达和体外干细胞小球的形成能力显著下降，并且能够在动物体内抑制肝癌的形成和生长，使lncTCF7高表达，能显著促进肝癌干细胞的自我更新能力。lncTCF7结合SWI/SNF 复合物启动TCF7的表达，激活 Wnt 信号通路，促进了肝癌干细胞自我更新和肿瘤增殖〔21〕。Wu等〔22〕发现在肝癌细胞中IL-6激活STAT3，通过结合lncTCF7的启动子而促进lncTCF7的表达而使肝癌细胞增殖能力增强，敲除STAT3或者抑制STAT3的活性，使lncRNA的表达量显著下降有助于抑制癌细胞的迁移。两项研究提示lncRNA也可以作为肝癌发生发展的重要分子，可能将成为肿瘤临床干预的重要新靶点。

ANRIL是细胞周期激酶抑制因子4b(INK4b)位点的反义非编码RNA(antisense non-coding RNA in the INK4 Locus)，位于人染色体9p21.3区域，全长3.8 kb〔23〕。研究使用qRT-PCR检测肝癌组织及正常组织中ANRIL的表达情况，发现ANRIL在肝癌组织中高表达，并且癌组织越大，ANRIL表达量越高。敲除ANRIL之后，肝癌细胞的增殖及侵袭能力受抑制。ANRIL通过结合多梳抑制复合物PRC2，作用于KLF2基因启动子区域，抑制KLF2因子的转录，而抑制肝癌细胞的增殖。研究还发现SP1也能调控ANRIL的表达〔24〕。Hua等〔25〕发现ANRIL高表达的肝癌病人生存期短，抑制ANRIL的表达可使患者的生存期延长，由此猜测ANRIL低表达可以抑制肝癌细胞的增殖。由此证明，ANRIL可以作为肝癌预后新的标志物及治疗新的靶点。

ZFAS1最早在乳腺癌中被发现，发挥着抑癌作用〔26〕。然而近年来陆续有人发现ZFAS1在肝癌中发挥癌基因的作用。Li等〔27〕发现在原发性肝癌中ZFAS1能够结合miR-150发挥促癌作用。正常情况下，miR-150通过抑制ZEB1和基质金属蛋白酶MMP14与MMP16来阻遏肝癌细胞增殖，而ZFAS1通过抑制miR-150，使ZEB1、MMP14及MMP16高表达，从而促进癌细胞的增殖。在细胞及小鼠体内上调ZFAS1时，肝癌细胞侵袭性及迁移性也明显增强，临床病例分析也表明ZFAS1表达量与肝癌预后明显相关。

2.4lncRNA与结直肠癌基因间长链非编码RNA-p21，(Long intergenic non-coding RNA-p21，lincRNA-p21)是转录因子P53下游的一个靶基因，P53调控lincRNA-p21的转录〔28〕。Zhai等〔29〕发现结肠癌细胞HCT-116细胞中，nutlin-3通过诱导野生型P53的表达从而引发lincNRA-p21的过表达。对比同一患者的癌组织及正常组织，发现lincNRA-p21基因在癌组织中表达量显著降低，但是直肠癌及Ⅲ期肿瘤患者中lincNRA-p21的水平高于结肠癌及Ⅰ期肿瘤患者，lincNRA-p21表达水平的升高与血管侵袭性显著相关。此外，野生型P53与突变型P53对lincNRA-p21的表达无影响。另有研究表明lincNRA-p21通过结合miR-451抑制β-catenin信号通路，抑制结直肠癌干细胞的自我更新能力，从而发挥抑癌作用；在裸鼠体内实验也验证了这一现象〔30〕。lincRNA-p21通过抑制Wnt/β-catenin信号通路能够增加结直肠癌患者的放疗敏感性，lincRNA-p21可能成为结直肠癌放射治疗的潜在靶点〔31〕。

ncNRFR又称为NRAS非编码功能性RNA，存在于NRAS基因位点，但又独立表达于NRAS编码蛋白转录本。非转化的小鼠结肠细胞稳定表达ncNRFR，使用软琼脂测定这些稳定表达ncNRFR的结肠细胞，发现结肠细胞能够恶性转化。通过给裸鼠注射高表达的ncNRFR的细胞，导致了裸鼠肿瘤的形成并具有高度侵袭性。此外，ncNRFR的高表达能够抑制抑癌基因Let-7的表达，研究结果表明ncNRFR的异常表达能够导致结直肠癌的发生〔32〕。

lncRNA UPAT是新发现的一种通过调节蛋白质泛素化促进蛋白质稳定，进而保证癌细胞存活和成瘤能力的新的长链非编码RNA。UPAT与表观遗传因子UHRF1结合，通过干扰β-转导重复相容蛋白(βTrCP)介导的泛素化过程是其稳定表达，并且UHRF1能够上调与结肠癌细胞存活相关的基因硬脂酰辅酶A脱氢酶1和Sprouty 4的表达。该研究表明lncRNA UPAT能够调节蛋白质泛素化以及降解过程，在维持肿瘤细胞存活和成瘤能力方面发挥重要作用，UPAT及UHRF1或将成为结肠癌治疗的新分子靶点〔33〕。

3　展　望

随着人们对lncRNA 在肿瘤发生发展中作用的研究，逐渐意识到lncRNA在疾病发生中的重要作用。近年来高通量测序技术的应用，与消化系统肿瘤有关的长链非编码RNA也逐渐被人们发现，但它们的具体功能及与肿瘤发生的具体分子机制也亟须进一步探索。目前对lncRNA的研究还仅仅只是一小部分，还有大量的lncRNA还需进一步探索。虽然对lncRNA 的种类及其作用的分子机制的认识还不够深入，就目前对lncRNA的初步探索来看，lncRNA 有望成为消化系统肿瘤治疗的理想靶点，可以开发以lncRNA 为靶点的新药，因此lncRNA在消化系统肿瘤中有非常广阔的应用前景。

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〔2016-03-25修回〕

(编辑曲莉)

国家自然科学基金资助项目(No.81460375)

吴建兵(1970-)，男，博士，教授，主任医师，博士生导师，主要从事肿瘤介入治疗的研究。

李安(1991-)，男，在读硕士，主要从事肝癌的综合治疗研究。

R735

A

1005-9202(2016)15-3835-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.15.107