肾细胞癌中长链非编码RNA的研究现状及进展
2017-04-04刘伟黄后宝
刘伟,黄后宝
(皖南医学院弋矶山医院泌尿外科,安徽 芜湖 241001)
肾细胞癌中长链非编码RNA的研究现状及进展
刘伟,黄后宝*
(皖南医学院弋矶山医院泌尿外科,安徽 芜湖 241001)
肾细胞癌(肾癌)是一种致死性疾病,尽管加强各种治疗手段,但其死亡率每年仍持续上升,尤其是晚期肾癌。长链非编码RNA(lncRNA)是指长度大于200核苷酸的无编码蛋白能力的RNA。它们参与原发性癌症的发生、进展、演变以及转移。本文主要介绍lncRNA在肾癌研究中日益增加的重要性,同时探索寻找可靠的生物标志物及有效的治疗靶点。
肾细胞癌;长链非编码RNA;侵袭;转移
肾细胞癌(肾癌)是最常见的肾脏肿瘤,2012年全球大约有145 000例患者死于肾癌[1]。尽管早期诊断率已提高,但是肾癌的死亡率仍在逐渐升高。由于肾癌对化疗不敏感,临床上缺乏有效的辅助治疗方法[2]。因此探索肾癌发生、发展的分子机制及遗传基因改变,寻找有效的治疗靶点在当今肾癌研究中尤为迫切。近来一些学者探究在不同的病理生理条件下筛选及描述长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)的特征,试图在肾癌组织中发现尚未被发现的lncRNAs。
1 lncRNAs
在人类基因组中仅有1%~2%的基因可以编码蛋白质,超过90%的基因被认为携带非蛋白质编码信息与其他功能[3]。lncRNAs由于缺乏开放阅读框,不编码蛋白质,由RNA聚合酶Ⅱ转录生成。目前,已知大量的lncRNAs参与原发性癌症的发生、进展、演变以及转移,在不同的细胞和转录水平调控癌症,可作为抑癌基因和致癌基因,许多lncRNAs在组织和特定类型的癌症中的表达已经被证明是有效的潜在预后标志物[4]。
2 肾癌与lncRNAs
目前仅有少数已知的lncRNAs与肾癌密切相关,参与了疾病的过程[5]。IncRNAs作为重要的调控分子为肾癌的研究提供了新的方向。
2.1 HOX转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA,HOTAIR) HOTAIR是第一个被发现具有反式作用的lncRNAs基因,定位于人类染色体12q13.13区域HOX基因家族HOXC11基因的反义链[6]。HOTAIR与多梳蛋白抑制复合体2(PRC2)的亚体Ezh2基因相互作用,在转录起始阶段发挥作用,促使HOXD的基因位点的核小体组蛋白H3的27位赖氨酸(H3K27)甲基化修饰[7]。HOTAIR已被报道在各种类型的癌症中过度表达,可作为癌症患者预后的一个潜在性标志物[8]。
Wu等[9]研究发现与正常的肾组织相比,肾癌中HOTAIR过度表达。通过siRNA转染抑制HOTAIR的表达,肾癌细胞株A-498和OS-RC-2的增殖及侵袭能力下降,同时肾癌细胞的周期停滞在G0/G1期,而G2/M期的细胞数显著减少。HOTAIR过表达导致P53、P21、P16 mRNA的表达水平升高和在体外实验中导致EZH2的表达降低以及与其结合能力的下降。鉴于HOTAIR在肾癌发生发展中的重要作用,进一步筛选靶向HOTAIR高度特异性的RNAi序列还有望通过临床前实验和临床试验,应用于肾癌的靶向治疗。
2.2 肺腺癌转移相关转录因子1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)
MALAT1是一种广泛表达的lncRNAs,与许多类型的癌症有关[10],MALAT1在癌组织中表达升高,增加了癌细胞的增殖、转移、侵袭能力及提高癌症转移的速度。与正常肾组织或细胞系相比,MALAT1在肾癌细胞系中高表达,同时MALAT1在肾透明细胞癌组织样本中表达上调,敲除肾细胞癌细胞系中MALAT1的表达,可抑制细胞的增殖、转移、侵袭同时增加细胞凋亡率[11]。
其他的lncRNAs,如H19和HOTAIR,已知通过H3K27三甲基化修饰结合PRC2诱导基因沉默[12]。PRC2包含几个亚基,在膀胱癌中MALAT1与其中一个亚基结合相互作用[13]。MALAT1基因缺失后,EZH2、β-catenin、H3K27me3、c-myc表达水平升高,E钙粘蛋白的表达水平降低。E钙粘蛋白作为抑癌基因,在肾癌上皮细胞间质化过程中表达量降低[14]。综上所有的结果都表明MALAT1促进上皮细胞间质化致使肿瘤的发生、进展及转移。
肺癌肿瘤异种移植的小鼠中,MALAT1基因表达的阻断,阻碍了肿瘤的转移扩散,已被作为肺癌的分子标志物[15]。同样MALAT1在肾癌未来的调查研究中可作为分子标志物,为肾癌的治疗提供新的途径。
2.3 H19 H19为母源性印记基因,位于11号染色体的末端。H19与定位相近的胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF2)组成H19/IGF2印记基因。H19在人胚胎时期表现为高表达,而出生后在大部分组织中表达受到抑制[16]。低氧状态下,缺氧诱导因子1α(HIF1α)是H19表达的启动子。HIF1α与P53基因突变联合作用,促进血管生成,肿瘤发生,多药耐药及细胞生存及转移的能力。H19是miR-675的前体。miR-675能通过下调抑癌基因RB而促进肿瘤的生长,这可能是H19扮演癌基因角色的一种作用机制[17]。H19在间质细胞向上皮细胞转化中同样起到关键作用[16]。研究表明H19在乳腺癌、膀胱癌、胃癌、卵巢癌及神经胶质瘤中表达上升,目前H19已经成为基因靶向治疗的位点,已被成功地用于膀胱癌Ⅰ和Ⅱ期临床试验[18]。
Wang等[19]研究表明与肾癌邻近组织及正常肾细胞系相比,肾癌中H19表达升高。H19基因敲除后,癌细胞的增殖、侵袭、转移能力均降低。调查发现H19与肿瘤分期、淋巴结及远处转移显著相关,同时与患者的较短生存期显著相关。
与其他lncRNA不同的是H19已经被用于靶向治疗的临床试验。针对H19的靶向治疗也许会成为未来治疗肾癌的有效方法。
2.4 生长停滞特异性转录本-5(growth arrestspecific transcript 5,GAS5) GAS5位于人类染色体1q25.1,长度为4 983 bp,含有多个内含子和外显子,最初作为生长停滞细胞中高表达的基因被发现。GAS5在肾癌中作为一种抑癌基因已经被证实。研究表明与正常肾脏组织相比,肾透明细胞癌组织中GAS5的表达显著降低,转染pcDNA3.1-GAS5后实验发现肾瘤细胞株A498的增殖活性明显降低,细胞凋亡明显增多,细胞侵袭及转移能力明显降低[20]。Qiao等[20]认为GAS5是肾癌的抑癌基因,可为治疗肾癌提供一个新的治疗靶点。
2.5 母系表达基因3(maternally expressed gene 3,MEG-3) MEG-3是在组织广泛表达的lncRNAs,位于14q32,隶属于人类母源性印记基因DLK1-MEG3单元。它与抑癌基因p53相互作用促进肿瘤的进展,如:肺癌[21]。Wang等[22]研究表明与正常肾脏组织及细胞相比,肾癌中MEG-3的表达显著降低,转染癌细胞过表达MEG-3后细胞凋亡率明显增加。Kawakami等[23]在研究中也发现,在肾癌中MEG3甲基化与表达缺失有关,MEG3区域高甲基化是导致肾癌发生的关键因素,因此证实MEG3在肾癌的形成中起着抑制作用,是一种抑癌基因。
2.6 SPRY4-IT1 SPRY4-IT1是位于5号染色体SPRY4基因第二内含子转录生成,它是蛋白激酶受体介导的信号通路抑制剂[24]。SPRY4-IT1在多种肿瘤中表达上调,沉默其表达后,肿瘤细胞的增殖受到抑制,侵袭能力降低,细胞凋亡率上升[25]。Liu等[26]发现SPRY4-IT1在神经胶质瘤中通过调控E钙粘蛋白与波形蛋白的表达在上皮间质转化中占重要地位。Zhang等[27]研究SPRY4-IT1在肾透明细胞癌及肾癌细胞株中表达水平升高,转染癌细胞株后细胞转移、侵袭及增殖能力下降。SPRY4-IT1的高表达与肾透明细胞癌患者癌组织分级、临床分期、淋巴结转移及总生存期密切联系,可能对肾癌患者的预后具有指导意义。
2.7 CADM1-AS1 CADM1-AS1是位于11号染色体CADM1基因的外显子反义编码而成。CADM1是参与细胞与细胞间相互作用的膜蛋白,同时也作为抑癌基因被学者广泛认知[28]。Yao等[29]发现肾透明细胞癌组织样本中CADM1-AS1的表达水平明显低于癌旁组织,CADM1 mRNA的表达水平降低的更明显。pcDNA转染肾癌细胞株后细胞的侵袭能力降低及凋亡率增加。低水平表达的CADM1-AS1与肾癌患者的肿瘤大小、临床分期、总生存期显著相关,可能成为肾癌靶向治疗的基因。
2.8 RCCRT1 RCCRT1位于5号染色体,目前尚不知其准确的功能。Song等[30]发现RCCRT1在肾透明细胞癌组织样本中的表达明显高于邻近的癌旁组织,在体外实验中,沉默RCCRT1后细胞侵袭及转移能力明显降低。RCCRT1在组织中的表达与肿瘤的病理分级、临床分期、淋巴结及远处转移显著相关,可能成为判断肾癌预后的重要分子标志物。
2.9 NBAT1 NBAT1位于6号染色体,通过调节细胞增殖及神经元的分化控制神经母细胞瘤的进展[31]。Xue等[32]发现肾癌组织中NBAT1的表达水平与癌旁相比明显下调。敲除NBAT1的表达,细胞的增殖、侵袭、转移能力加强。低水平表达的NBAT1与肿瘤的病理分级、临床分期、淋巴结转移及较差的总生存期密切相关,认为在肾癌患者长期随访中具有重要意义。
3 小结
综上所述,lncRNAs在肾癌的发生、发展中占有重要地位,现在其研究的潜在生物标志物及新的治疗靶点还处于起始阶段,影响肾癌的作用机制尚不清楚,仍需要大量的基础研究及应用研究探索,与肾癌相关lncRNAs发挥功能的分子机制,以寻找新的疾病诊断标志物以及治疗靶点,为肾癌的诊断和治疗提供新的方法。
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(文敏编辑)
Research Progress of the Roles of Long Non-coding RNAs in Renal Cell Carcinoma
LIU Wei,HUANG Houbao*
(Department of Urology,Yijishan Hospital,Wannan Medical College,Wuhu 241001,China)
Although the treatments are developing,the mortality rate of renal cell carcinoma,especially advanced renal cell carcinoma,continues to rise every year.Long non-coding RNAs(lncRNAs)are non-protein coding transcripts longer than 200 nucleotides.LncRNAs are involved in the occurrence,development,evolution and metastasis of primary cancer.This article summarizes the roles of kidney-related lncRNAs which would be reliable biomarkers or effective therapeatic target.
renal cell carcinoma;long non-coding RNAs;invasion;migration
R737.11
A
1008-2344(2017)01-0065-04
10.16753/j.cnki.1008-2344.2017.01.021
2016-08-01
黄后宝(1967—),男(汉),主任医师,研究方向:泌尿系肿瘤的诊治.E-mail:15555386351@163.com