长链非编码RNA H19在肿瘤中作用机制的研究进展*

潘亚芳，丛辉

(南通大学附属医院医学检验科，江苏南通 226001)

长链非编码RNA H19在肿瘤中作用机制的研究进展*

潘亚芳，丛辉

(南通大学附属医院医学检验科，江苏南通 226001)

长链非编码RNA(long non-coding RNA，LncRNA)是一类长度大于200个核苷酸、不具有编码蛋白质功能的RNA转录本。近年来研究发现LncRNA通过转录、转录后及表观遗传学等调控基因表达，尤其是对肿瘤的发生、发展、增殖、转移和预后等病理过程有密切的联系。该文主要针对H19在肿瘤中作用机制研究作一综述。

长链非编码RNA;H19;作用机制

H19是一种母源性表达、父系印记的且不具有翻译蛋白质功能的癌胚胎基因长度为2.7×103bp，邻近染色体11p15.5的端粒区[1]，是高度保守的集群印迹基因成员之一。它是由RNA聚合酶Ⅱ转录、剪接、多聚腺苷酸化、加帽后输送至细胞质。研究发现，在人体胎盘素和一些胚胎组织中H19大量聚集，提示H19很可能在胚胎形成和生长发育过程中起至关重要的作用[2]。胎儿出生后H19表达显著下调，但在乳腺、肾上腺和子宫组织中仍维持基础表达量。现有的研究资料表明，在肾母细胞瘤、胚胎横纹肌肉瘤和伯-韦综合征中，H19起抑癌基因作用[3]，然而在许多实体肿瘤(包括乳腺癌、肝癌、膀胱癌等)中H19是一个致癌基因[4-6]。这表明人体内H19通过不同机制参与机体肿瘤的形成和进展，其中H19/ miR-675信号轴在多数肿瘤中存在调控关系并得到很多学者研究证实。

1 H19在肿瘤中的作用机制

1.1 H19在胃癌中的作用机制 胃癌主要根据TNM分期系统进行临床分期和预后判断，但胃癌发展和转移机制仍不完全清楚，许多文献表明H19参与了胃癌的发生、发展。

1.1.1 H19及其衍生物miR-675与胃癌的关系 研究证实，H19是miR-675的一个前体[7]。Gao等[8]研究发现H19派生的miR-675作为一个重要调节媒介，其表达水平与H19呈正相关(P<0.01)。肿瘤抑制基因矮子域转录因子1(runt domain transcription factor 1，RUNX1)已确证为miR-675的直接作用靶点[9]，在肿瘤发生的调控网络中，miR-675通过抑制下游肿瘤抑制基因RUNX1的表达来增强RUNX1调控Akt/mTOR信号通路的活化作用，这一过程成为胃癌发生及转移的重要因素。此外，Hao等[10]研究也表明H19/miR-675作为致癌基因与不良预后相关，其结果显示钙营养蛋白1(calneuron 1，CALN1)是miR-675的作用靶点，而人Isthmin蛋白(ISM1)作为H19的结合蛋白，参与了H19不依赖于miR-675的另一个调节通路。在这一调控网络中H19通过直接上调结合蛋白ISM1以及经miR-675间接抑制CALN1的表达而促进胃癌细胞生长、迁移和侵袭，最终导致恶性转化。

1.1.2 H19作为miRNA海绵(miRNA sponge)发挥作用 LncRNA可作为竞争内源性RNA参与肿瘤进程。Zhou等[11]研究显示，H19通过竞争miR-141的结合靶点抑制其表达，从而上调miR-141的靶基因锌指E-盒结合同源异形盒(zinc finger E-box binding homeobox 1，ZEB1)，而miR-141的上调可抑制H19的功能，表明miR-141与H19在调节胃癌细胞增殖和迁移方面起相互拮抗作用(r=-0.969,P=0.000)。

1.1.3 H19作为胃癌分子标志物的优越性 H19参与调节多数肿瘤的细胞增殖、细胞侵袭、细胞凋亡、细胞周期和EMT等生物学过程，并有希望作为临床诊断的标志物以及治疗的新靶点，为肿瘤疾病的辅助诊断、病程的监控、监测预后发挥其作用。尤其在胃癌中H19作为新的生物学标志物用于临床已得到深入的研究。Chen等[12]发现在胃癌患者组织和胃液中H19高表达(P<0.01)，上调的H19通过降低E-钙黏蛋白的水平，促进EMT的发生，从而增强胃癌细胞的侵袭迁移能力。Zhou等[13]研究表明,血浆中H19不易被内源性RNase降解，在血浆中比较稳定，可反映胃癌组织H19水平，而且血浆中的H19相比于传统肿瘤标志物对于鉴定早期胃癌具有更高的敏感性和特异性，从而得到了一条更便捷的H19检测途径。当然，这些初步结果仍需大量的临床前瞻性研究来确认。

1.2 H19在肝癌中的作用机制

1.2.1 转录因子对H19的激活作用 黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1，AFB1)是导致肝癌发生的最危险因子。Lv等[5]通过染色质免疫沉淀(ChIP)技术证实了E2F1结合位点在H19的启动子上，AFB1通过激活转录因子E2F1使其过表达导致H19表达水平上调，从而促进细胞生长和侵袭。

1.2.2 H19/miR-675 H19/miR-675多以协同过表达方式，并通过多种调控网络参与肝细胞癌进展。Li等[14]的研究显示，miR-675抑制异染色质蛋白1(heterochromatin protein 1，HP1)亚型的表达，其中对HP1α的抑制增强了早期生长反应蛋白1(early growthresponse protein1，EGR1)的表达，导致了H19的上调，从而激活丙酮酸激酶M2(pyruvate kinase M2，PKM2)。此信号通路的活化加速肝癌细胞的恶性增殖。但Lv等[15]发现，通过抑制H19和miR-675可激活AKT/GSK-3β/Cdc25A信号通路，最终促进了肝癌细胞的迁移和侵袭。这表明上调或抑制的H19/miR-675均参与了肝细胞癌的网络调控。

1.2.3 H19参与外泌体介导的内皮细胞表型 Alice等[16]认为，H19在肝癌中扮演刺激血管生成的角色。其结果显示，CD90+肝癌细胞释放的外泌体可引起内皮细胞中H19过表达(P<0.01)。过表达的H19上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的生成和释放，增强人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVEC)编排体内管状样结构的能力，促进内皮细胞和肿瘤干细胞(cancer stem-cell，CSC)样肝细胞之间的异型粘附，从而促进血管生成并影响肿瘤微环境。这项体外试验证实了CD90+Huh7细胞导出的外泌体及其释放的H19可作为降低肝癌复发和转移新的治疗靶点。

1.3 H19在膀胱癌中的作用机制

1.3.1 H19/miR-675 H19/miR-675这一信号轴参与了膀胱癌的进程。Liu等[6]研究显示，在膀胱癌组织和细胞系中H19异位表达，并正向调控miR-675，过表达的miR-675明显降低肿瘤抑制基因P53及其下游效应器P21的表达，从而抑制P53介导的细胞周期阻滞；并证实通过调节P53的另外2个参与凋亡的靶基因Bax和Bcl-2，导致Bax/Bcl-2下降(高Bax/Bcl-2可启动细胞凋亡)。因此，上调的H19/miR-675通过调节P53抑制细胞凋亡和促进膀胱癌细胞增殖。

1.3.2 与H19正相关的调控轴 Luo等[17]研究证实在膀胱癌组织和细胞系中H19高表达(P=0.001 5)，同时分化抑制因子(ID2)表达上调，并通过细胞增殖试验证实上调的H19可促进膀胱癌细胞的生长，表明H19通过调节ID2表达水平促进膀胱癌细胞的增殖。Li等[18]发现在膀胱癌中H19作为致癌基因发挥作用，并确定了H19作为YAP1(yes-associated protein 1)下游的靶基因，其表达水平与YAP1呈正相关(r2=0.432,P<0.01)，表明YAP1通过介导H19的表达，刺激膀胱癌细胞增殖和迁移；YAP1和H19单独或同时过表达均可作为患者不良预后的指标。除此之外，Luo等[19]通过RNA免疫沉淀反应(RNA immunoprecipitation，RIP)、下拉试验(pulldown assay)和删除映射试验(deletion-mapping experiment)证实组蛋白甲基化转移酶(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)可特异地结合于H19的5′末端1 062 nt区域；而且H19与EZH2结合直接地抑制E钙黏蛋白的转录，或通过抑制Wnt信号通路的拮抗物，间接激活Wnt/β-catenin，降低E钙黏蛋白表达的效果；因此，在膀胱癌中上调的H19不仅促进细胞增殖，而且通过与EZH2特异性结合以及抑制E钙黏蛋白，促进膀胱癌转移。

1.4 H19在乳腺癌中的作用机制

1.4.1 H19的雌激素受体依赖性 Sun等[4]发现在MCF-7乳腺癌细胞系中H19表达上调，且在17β-雌二醇(E2)处理后仅H19呈高表达，表明H19是刺激乳腺癌细胞生长的一个关键因素，其表达与雌激素和黄体酮受体具有相关性，在MCF-7细胞中，E2通过上调H19表达间接地诱导细胞生长。在针对45例乳腺癌患者的研究发现，ER阳性患者比阴性患者的H19表达水平高(P<0.01)，表明H19的表达具有雌激素受体依赖性，H19作为ER依赖性基因，受雌激素诱导而参与肿瘤细胞增殖。

1.4.2 H19/miR-675 作为miR-675的前体H19可形成2个成熟miRNAs，包括miR-675-5p和miR-675-3p[7]。Vennin等[20]发现在MDA-MB-231和MCF-7乳腺癌细胞系中H19表达与miR-675-5p水平相关，且在H19过表达的细胞系中泛素连接酶E3家族(c-Cbl和Cbl-b)表达水平明显降低(P=0.019 6,P=0.017 8)，表明E3泛素连接酶家族是乳腺癌细胞中miR-675的靶基因。H19/miR-675通过直接靶向作用c-Cbl和Cbl-b，刺激下游Akt和ERK信号通路激活EGFR和c-Met，从而增强乳腺癌细胞的侵袭性。亦有研究发现，H19/miR-675通过加强生长因子的作用促进乳腺癌细胞的迁移和增殖；miR-675增强细胞增殖、迁移的能力可不依赖于H19而独立存在[21]。以上实验表明，H19产生的miR-675通过下调c-Cbl和Cbl-b促进乳腺癌形成和转移。

1.5 H19在其他肿瘤中的作用机制 H19与其他肿瘤的相关性也有较多报道。如胆囊癌中H19作为miR-194-5p的竞争内源性RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)，抑制其下游效应器AKT2，调节细胞周期并促进胆囊癌细胞增殖[22]；同时，H19的过表达通过上调转录因子TWist1促进EMT进程、增强肿瘤侵袭能力，并导致不良预后[23]。Liang等[24]发现H19在结直肠癌中作为miRNA海绵，抑制miR-138和miR-200a的内源性靶标波形蛋白、ZEB1及ZEB2，从而促进上皮间质化(EMT)。除此以外，在胰腺癌[25]、鼻咽癌[26]和甲状腺癌[27]中均有报道H19可分别对let-7、miR-630和miR-17-5p进行抑制，增强了相应靶基因的表达，介导EMT，促进肿瘤进程。另一方面H19可作为生长调节因子参与细胞生长， Han等[31]对结直肠癌研究证实上调的H19与真核生物翻译起始因子4A3(eIF4A3)结合，引起cyclin D1, cyclin E1和CDK4水平升高、P21水平降低，加速了细胞周期进程、促进CRC细胞增殖。研究还发现，结直肠癌患者癌组织中胰岛素样生长因子2(insulin like growth factor 2，IGF2)印记缺失与H19低甲基化相关[29]，而在食管癌中，H19第6个CTCF结合位点高甲基化与IGF2的基因组印记缺失相关[30]，然而甲基化状态和其调节机制间的关联仍需进一步研究证实。

2 结论与展望

H19作为最早被鉴定的印迹基因之一，通过不同的调控机制如miRNA分子海绵、基因组印记、转录激活，转录干扰及EMT等参与多种肿瘤的发生、发展及预后；此外多项试验也显示，H19表达水平可有效地用于癌症筛选以及术后患者的肿瘤动态监测，这些结果都充分证明了H19既可能作为诊断肿瘤和评价预后的一个有效生物学标志物，又可能是基因治疗的一个靶点。然而，目前欠缺的是多中心合作的大样本临床验证。期待不久的将来，科学工作者可以完整地揭开H19的面纱，为肿瘤患者带来福音。

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(本文编辑：许晓蒙)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.03.15

江苏省“科技兴卫工程”创兴团队项目(LJ201133)；江苏省卫生和计划生育委员会项目(H201526)；江苏省“六大人才高峰”基金(WS-066)；南通市社会事业科技创新与示范项目(HS2014059)。

潘亚芳，1992年生，女，硕士研究生，主要从事分子生物学研究。

丛辉，副主任技师，硕士研究生导师，E-mail：huicjs@163.com。

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2016-10-22)