长链非编码RNA与肾透明细胞癌的研究进展

韩勖，陈明

(1.东南大学 医学院，江苏 南京　210009； 2.东南大学附属中大医院 泌尿外科，江苏 南京　210009)

长链非编码RNA与肾透明细胞癌的研究进展

韩勖1，陈明2

(1.东南大学 医学院，江苏 南京210009； 2.东南大学附属中大医院 泌尿外科，江苏 南京210009)

[摘要]长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度大于200 nt，因缺乏有意义的开放阅读框而不能编码蛋白质的RNA分子。肾透明细胞癌是肾癌中最常见的病理类型。最近的研究表明，长链非编码RNA的表达在肾透明细胞癌的发生、发展中起着重要作用。作者就长链非编码RNA与肾透明细胞癌相关的研究进展作一综述。

[关键词]长链非编码RNA； 肾透明细胞癌； 综述

肾细胞癌(renal cell carcinoma，RCC)是肾小管上皮细胞的恶性肿瘤，简称肾癌，其中最常见的病理类型是肾透明细胞癌(renal clear cell carcinoma，RCCC)，约占肾癌总数的75%[1]。RCCC对传统放化疗不敏感，而靶向治疗费用高昂，因此目前首选治疗方法仍是手术切除[2]。腹腔镜肾癌根治术已经被越来越多的患者及医疗工作者接受[3]。然而RCCC早期往往缺乏特异性临床表现，有近1/3患者确诊时已发生远处转移[4]，这些患者错过了最佳的手术时机。据推测，他们的中位生存期仅为13个月[5]。因此，寻找一种能早期诊断RCCC的生物学标记物显得尤为重要。

1长链非编码RNA概述

人类基因组学研究发现，转录后能够稳定存在的信使RNA(messenger RNA， mRNA)不超过总数的2%，此外还有大约7%的非转录区，剩余近91%的基因组序列都被转录为非编码RNA(noncoding RNA， ncRNA)[6]。依据ncRNA分子大小不同，又分为长链ncRNA(long non- coding RNA， lncRNA， 碱基数>200)和小分子ncRNA(small non- coding RNA， sncRNA， 碱基数≤200)。

lncRNA是一类转录本长度大于200 nt的ncRNA分子，多数位于细胞核或细胞质内，通常由RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymeraseⅡ)转录生成。lncRNA具有特定的二级空间结构，但因缺乏有意义的开放阅读框(open reading frame，ORF)而不能编码蛋白质。Ponting等[7]依据lncRNA编码序列与周围蛋白质编码基因的相对位置，将lncRNA划分为正义lncRNA(sense lncRNA)、反义lncRNA(anti- sense lncRNA)、双向lncRNA(bidirectional lncRNA)、内含子lncRNA(intronic lncRNA)和基因间lncRNA(intergenic lncRNA)5种类型。

Caley等[8]最初认为，lncRNA是基因组的“转录噪音”，不具备生物学功能。但最新的研究[9- 10]显示，lncRNA可作为亚细胞结构的组织构架提供多个位点与调控分子相结合，从表观遗传调控、转录水平调控和转录后调控3个层次参与调控基因表达。此外，Mercer等[11]研究发现lncRNA参与基因组印记现象、X染色体沉默、染色质修饰、细胞核- 细胞质运输等多种生物学效应。因此，lncRNA的异常表达在肿瘤发生、发展中起着重要作用。

2RCCC中致癌性lncRNA

2.1HOTAIR

HOTAIR位于人染色体12q13.13的HOXC11与HOXC12基因之间，由Rinn等[12]首次发现并命名。最近，He等[13]研究发现，HOTAIR全长约2 158 nt，共包含6个外显子(5个短外显子及1个长外显子)。Wu等[14]通过qRT- PCR分析发现，在细胞株A- 498和OS- RC- 2中HOTAIR高表达。他们通过染色质免疫共沉淀实验(ChIP)和RNA结合蛋白质免疫共沉淀实验 (RIP)发现，利用siRNA下调HOTAIR表达能够阻碍HOTAIR与相应位点EZp和pK27me3结合，从而使肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力明显降低，细胞周期阻滞在G0/G1期。

Chiyomaru等[15]报道，HOTAIR与miR- 141之间存在复杂的调控关系。在细胞株786- O和ACHN中，miR- 141通过Ago2(argounaute2)通路特异性抑制HOTAIR表达，从而使肿瘤细胞凋亡增多。HOTAIR已被证明能够促进肿瘤细胞生长，而miR- 141可以促进肿瘤细胞凋亡。LncRNA与miRNA之间的相互作用或将成为肿瘤分子生物学研究的新热点。

2.2MALAT- 1

MALAT- 1位于人染色体11q13，全长约8 kb，由Ji等[16]首次报道。近期研究[17- 18]发现，MALAT- 1转录本有两个独立结构域与相应蛋白质结合，指导其定位于核散斑(nuclear speckle)，一旦定位失常，MALAT- 1将游离到细胞质中失去功能。Zhang等[19]发现，在RCCC组织和细胞中MALAT- 1表达水平明显高于癌旁组织和正常肾细胞株HK- 2。不仅如此，MALAT- 1表达高低与肿瘤大小、肿瘤分期、淋巴结转移相关，而与患者性别、年龄、组织学分级、远处转移无关。

Hirata等[20]报道，通过EZp通路miR- 205能够特异性抑制MALAT- 1表达，从而使钙黏连蛋白(E- cadherin)表达增加，β- 连环蛋白(β- catenin)表达减少。由此推测，RCCC中高表达MALAT- 1可以促进肿瘤转移。

2.3H19

H19位于人染色体11p15.5，全长约2.3 kb，由Bartolomei等[21]首次报道。H19的第1个外显子长度约1.3 kb，能够编码1个微小RNA(miR- 675)，因此有学者认为H19的功能即为miR- 675的前体[22]。然而，H19自身能与胰岛素样生长因子2(IGF2)构成一对印记基因。H19与IGF2的表达受其上游的甲基化分化区域(DMR)调控。DMR基因的CpG甲基化异常将导致H19表达异常，促进肿瘤发生[23]。因此，也有学者认为H19与miR- 675的生物学效应并不完全吻合。Wang等[24]报道，在RCCC组织和细胞中H19高表达。通过功能实验发现，敲低H19表达可以抑制肿瘤细胞活性。Kaplan- Meier生存分析显示，高表达H19的患者临床分期更晚，总体生存期更短，预后更差。

2.4SPYR4- IT1

SPRY4- IT1位于人染色体5q31.3，全长约687 nt，由Khaitan等[25]首次报道。SPRY4- IT1是抑癌基因SPRY4的内含子转录产物，却表现为促癌性。Zhang等[26]研究发现，SPRY4- IT1表达水平与组织学分级、肿瘤分期、淋巴结转移、远处转移有关，而与患者性别、年龄、肿瘤大小无关。786- O细胞中干扰SPRY4- IT1表达，可以明显减慢细胞生长、阻滞细胞周期并促进细胞凋亡。

2.5RCCRT1

RCCRT1是Song等[27]新发现的一个lncRNA。通过基因芯片分析发现，在高分级(Fuhrman分级Ⅲ～Ⅳ)RCCC组织中RCCRT1表达水平明显高于低分级(Fuhrman分级Ⅰ～Ⅱ)组织，这说明RCCRT1表达水平与RCCC病理分级有关。进一步研究显示，RCCRT1在RCCC中发挥着促癌基因的作用，下调其表达能够有效抑制ACHN和A- 498细胞增殖，降低侵袭能力，促进细胞凋亡。但是，RCCRT1确切的生物学特性及其与RCCC发病机制之间的关系有待后续研究。

3RCCC中抑癌性lncRNA

3.1GAS5

GAS5位于人染色体1q25.1，全长约4 983 nt，由Schneider等[28]最先报道。GAS5是人T淋巴细胞和非转型淋巴细胞中重要的引起生长停滞的表达克隆，它通过核仁(小核仁RNA)编码内含子或通过基因本身异常折叠来介导抑制糖皮质激素受体发挥作用[29]。Qiao等[30]通过qRT- PCR分析发现，在RCCC组织和细胞株A- 498中GAS5低表达。高表达GAS5后A- 498细胞增殖受到抑制，细胞周期受到阻滞，凋亡数量明显增多。不仅如此，A- 498细胞迁移和侵袭能力较HK- 2细胞明显降低。因此，Qiao等认为高表达GAS5可以有效治疗RCCC。

3.2MEG3

MEG3位于人染色体14q32.3，全长约1 600 nt，由Miyoshi等[31]最先报道。成熟的MEG3由10个外显子组成，且只在母源性基因上表达[32]。Wang等[33]发现，MEG3通过激活线粒体通路诱使RCCC细胞凋亡。转染质粒过表达MEG3后，786- O细胞凋亡数量明显增多。不仅如此，Bcl- 2和半胱天冬酶- 9表达相应减少，细胞色素c表达却相应增加。目前已有研究发现，p53可直接抑制Bcl- 2 mRNA表达[34]。Bcl- 2通过调节线粒体膜渗透性来防止细胞色素c被释放到细胞质中，从而调控细胞死亡。因此，Wang等推测MEG3或是通过p53途径发挥抑癌作用。

3.3NBAT- 1

NBAT- 1位于人染色体6p22，最初研究[35]认为其与神经母细胞瘤的发生发展密切相关。Xue等[36]通过Kaplan- Meier生存分析发现，低表达NBAT- 1往往提示预后不佳。患者总体生存期与组织学分级、肿瘤分期和淋巴结转移有关。利用siRNA敲低NBAT- 1表达后，MTT实验显示细胞增殖活性明显提高，流式细胞仪显示细胞凋亡明显减少，Transwell实验显示细胞迁移和侵袭能力明显增强。但是，NBAT- 1确切的生物学特性还不十分清楚。据推测，EZp可能是NBAT- 1潜在的作用靶点[37]。干扰EZp表达后钙黏连蛋白(E- cadherin)表达增加，VEGF表达减少。

3.4CADM1- AS1

CADM1- AS1是Yao等[38]于2014年新发现的一个lncRNA，它是抑癌基因CADM1的外显子转录产物，其表达水平与CADM1 mRNA表达水平呈正相关，两者在RCCC组织中均低表达。他们还发现CADM1- AS1表达水平与组织学分级有关，可用于预测肿瘤患者总体生存期。在786- O细胞中转染siRNA后肿瘤细胞活性明显提高。相反地，在ACHN细胞中转染pcDNA- CADM1- AS1后肿瘤细胞增殖和迁移受到抑制，细胞凋亡明显增多。因此，Yao等认为CADM1- AS1通过“CADM1- AS1/CADM1 mRNA基因对”表达模式发挥抑癌作用。

4总结与展望

近年来，随着越来越多的lncRNA被发现和研究，lncRNA参与调控肿瘤细胞基因表达的作用机制逐渐明确。lncRNA既有类癌基因作用，也有类抑癌基因作用，其与RCCC的发生、发展密切相关。然而，庞大的lncRNA家族及其所包含的深奥的生物学效应，仍有很多未被预见的作用机制有待我们进一步揭示。

总之，我们对lncRNA研究的终极目标是为RCCC的早期诊断以及预后评估提供新的生物学标记物，为RCCC的药物治疗提供新的突破口。

[参考文献]

[1] YANG F Q,YANG F P,LI W，et al.Foxl1 inhibits tumor invasion and predicts outcome in human renal cancer[J].Int J Clin Exp Pathol，2013，7(1):110- 122．

[2] RUSSO P.Renal cell carcinoma:presentation,staging,and surgical treatment[J].Semin Oncol,2000，27(2):160- 176．

[3] 赵瑞如.后腹膜入路腹腔镜下肾癌根治术围术期的护理[J].现代医学，2013，41(8)：579- 580．

[4] LI M,ZHANG G B,ZHANG X F，et al.Overexpression of B7- p in CD14+monocytes is associated with renal cell carcinoma progression[J].Med Oncol，2014，31(12):349．

[5] CHO I C,CHUNG J.Current status of targeted therapy for advanced renal cell carcinoma[J].Korean J Urol，2012，53(4):217- 228．

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

[7] PONTING C P,OLIVER P L,REIK W.Evolution and functions of long noncoding RNAs[J].Cell，2009，136(4):629- 641．

[8] CALEY D P,PINK R C,TRUJILLANO D，et al.Long noncoding RNAs,chromatin,and development[J].Scientific World Journal，2010，10：90- 102．

[9] SPIZZO R,ALMEIDA M I,COLOMBATTI A，et al.Long non- coding RNAs and cancer:a new frontier of translational research？[J].Oncogene，2012，31(43):4577- 4587．

[10] WAPINSKI O,CHANG H Y.Long noncoding RNAs and human disease[J].Trends Cell Biol,2011，21(6):354- 361．

[11] MERCER T R,DINGER M E,MATTICK J S.Long non- coding RNAs:insights into functions[J].Nat Rev Genet，2009，10(3):155- 159．

[12] RINN J L,KERTESZ M,WANG J K，et al.Functional demarcation of active and silent chromatin domains in human HOX loci by noncoding RNAs[J].Cell，2007，129(7):1311- 1323．

[13] HE S,LIU S P,ZHU H.The sequence,structure and evolutionary features of HOTAIR in mammals[J].BMC Evol Biol，2011，11：102．

[14] WU Y H,LIU J F,ZHENG Y，et al.Suppressed expression of long non- coding RNA HOTAIR inhibits proliferation and tumourigenicity of renal carcinoma cells[J].Tumour Biol，2014，35(12):11887- 11894．

[15] CHIYOMARU T,FUKUHARA S,SAINI S，et al.Long non- coding RNA HOTAIR is targeted and regulated by miR- 141 in human cancer cells[J].J Biol Chem，2014，289(18):12550- 12565．

[16] JI P,DIEDERICHS S,WANG W B，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．

[17] GIBB E A,BROWN C J,LAM W L.The functional role of long non- coding RNA in human carcinomas[J].Mol Cancer，2011，10：38．

[18] MIYAGAWA R,TANO K,MIZUNO R，et al.Identification of cis- and trans- acting factors involved in the localization of MALAT- 1 noncoding RNA to nuclear speckles[J].RNA，2012,18(4):738- 751．

[19] ZHANG H M,YANG F Q,CHEN S J，et al.Upregulation of long non- coding RNA MALAT1 correlates with tumor progression and poor prognosis in clear cell renal cell carcinoma[J].Tumour Biol，2015，36(4):2947- 2955．

[20] HIRATA H,HINODA Y,SHAHRYARI V，et al.Long noncoding RNA MALAT1 promotes aggressive renal cell carcinoma through Ezp and interacts with miR- 205[J].Cancer Res，2015,75(7):1322- 1331．

[21] BARTOLOMEI M S,ZEMEL S,TILGHMAN S M.Parental imprinting of the mouse H19 gene[J].Nature，1991，351(6322):153- 155．

[22] TSANG W P,NG E K,NG S S，et al.Oncofetal H19- derived miR- 675 regulates tumor suppressor RB in human colorectal cancer[J].Carcinogenesis，2010，31(3):350- 358．

[23] BYUN H M,WONG H L,BIRNSTEIN E A，et al.Examination of IGF2 and H19 loss of imprinting in bladder cancer[J].Cancer Res，2007，67(22):10753- 10758．

[24] WANG L,CAI Y,ZHAO X，et al.Down- regulated long non- coding RNA H19 inhibits carcinogenesis of renal cell carcinoma[J].Neoplasma，2015，62(3):412- 418．

[25] KHAITAN D,DINGER M E,MAZAR J，et al.The melanoma- upregulated long noncoding RNA SPRY4- IT1 modulates apoptosis and invasion[J].Cancer Res，2011，71(11):3852- 3862．

[26] ZHANG H M,YANG F Q,YAN Y，et al.High expression of long non- coding RNA SPRY4- IT1 predicts poor prognosis of clear cell renal cell carcinoma[J].Int J Clin Exp Pathol,2014，7(9):5801- 5809．

[27] SONG S P,WU Z J,WANG C，et al.RCCRT1 is correlated with prognosis and promotes cell migration and invasion in renal cell carcinoma[J].Urology，2014，84(3):730.e1- 730.e7．

[28] SCHNEIDER C,KING R M,PHILIPSON L.Genes specifically expressed at growth arrest of mammalian cells[J].Cell，1988，54(6):787- 793．

[29] MOURTADA- MAARABOUNI M,PICKARD M R,HEDGE V L，et al.GAS5,a non- protein- coding RNA,controls apoptosis and is downregulated in breast cancer[J].Oncogene,2009，28(2):195- 208．

[30] QIAO H P,GAO W S,HUO J X，et al.Long non- coding RNA GAS5 functions as a tumor suppressor in renal cell carcinoma[J].Asian Pac J Cancer Prev，2013，14(2):1077- 1082．

[31] MIYOSHI N,WAGATSUMA H,WAKANA S，et al.Identification of an imprinted gene,Meg3/Gtl2 and its human homologue MEG3,first mapped on mouse distal chromosome 12 and human chromosome 14q[J].Genes Cells，2000，5(3):211- 220．

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

[33] WANG M,HUANG T,LUO G，et al.Long non- coding RNA MEG3 induces renal cell carcinoma cells apoptosis by activating the mitochondrial pathway[J].J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2015，35(4):541- 545．

[34] BUDHRAM- MAHADEO V,MORRIS P J,SMITH M D，et al.p53 suppresses the activation of the Bcl- 2 promoter by the Brn- 3a POU family transcription factor[J].J Biol Chem，1999,274(21):15237- 15244．

[35] MARIS J M,MOSSE Y P,BRADFIELD J P，et al.Chromosome 6p22 locus associated with clinically aggressive neuroblastoma[J].N Engl J Med，2008，358(24):2585- 2593．

[36] XUE S,LI Q W,CHE J P，et al.Decreased expression of long non- coding RNA NBAT- 1 is associated with poor prognosis in patients with clear cell renal cell carcinoma[J].Int J Clin Exp Pathol，2015，8(4):3765- 3774．

[37] PANDEY G K,MITRA S,SUBHASH S，et al.The risk- associated long noncoding RNA NBAT- 1 controls neuro￣blastoma progression by regulating cell prolif￣eration and neuronal differentiation[J].Cancer Cell，2014，26(5):722- 737．

[38] YAO J,CHEN Y,WANG Y C，et al.Decreased expression of a novel lncRNA CADM1- AS1 is associated with poor prognosis in patients with clear cell renal cell carcinomas[J].Int J Clin Exp Pathol，2014，7(6):2758- 2767．

[收稿日期]2015- 12- 17[修回日期] 2016- 02- 06

[基金项目]国家自然科学基金资助项目(81370849,81300472)

[作者简介]韩勖(1991-)，男，江苏南京人，在读硕士研究生。E- mail:hanxuseu@163.com

[通信作者]陈明E- mail:mingchenseu@126.com

[中图分类号]R737.11

[文献标识码]A

[文章编号]1671- 6264(2016)03- 0427- 04

doi:10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.03．030

[引文格式] 韩勖, 陈明.长链非编码RNA与肾透明细胞癌的研究进展[J].东南大学学报:医学版,2016,35(3):427- 430.

·综述·