长链非编码RNA MIAT与肿瘤关系的研究进展

孙 程，黄立宁，李景林，李正龙，姜兴明，崔云甫

(哈尔滨医科大学附属第二医院胆胰外科，哈尔滨 150086)

人类基因组计划草图表明，基因组中包含大约2万个蛋白质编码基因，不足整个基因组的2%，而剩余至少70%的序列被转录成RNA。这些转录序列大部分是蛋白质非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)，它们最初被认为是转录“噪声”，并没有引起过多的注意[1]。lncRNAs包含种类各异的RNA转录分子，它缺少蛋白质编码功能，且缺乏足够长度的开放阅读框，其长度通常大于200个核苷酸[2]。最近，Hon等[3]在人类基因组中鉴定了19175个可能有功能的lncRNAs。与编码蛋白质的RNA类似，lncRNA拥有RNA聚合酶II转录物的poly-A尾巴和5′帽状结构，且可以进行剪切[4]。各种研究表明，lncRNA可以调节基因表达水平和转录后修饰，充当转录因子及miRNAs诱饵，并在许多生物过程中扮演调节者的角色[5-7]。

随着基因技术的不断发展，研究发现lncRNA与人类多种疾病有关，尤其是肿瘤中随处可见其表达异常的情况[8-10]。部分lncRNA已被证实在肿瘤中充当重要的角色，如指挥肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移等，且可能被用作肿瘤的潜在治疗靶点和诊断预后的生物标记物[11-12]。肿瘤目前仍是威胁人类生存的主要杀手之一，因此进一步了解lncRNA独有的基因特点，特异的表达方式和稳定的结构特征，可以提高我们对肿瘤相关疾病的理解和建立新型诊断预后生物标志物。

1 MIAT概述与发现

MIAT也被称为Gomafu或Rncr2[13-15]，是所有肿瘤相关lncRNAs中的后起之秀，在多种肿瘤中表达异常，包括前列腺癌、肺癌、肝癌、卵巢癌、乳腺癌、胃癌、慢性淋巴细胞性白血病、胶质瘤。MIAT最早被发现于2000年[16]，它位于22q12.1，长度为30051 bp。最初，Ishii等[15]通过单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)标记的大规模病例对照关联研究，确定了心肌梗死的易感基因位点，于其中分离出一个新的完整cDNA基因，命名为MIAT(myocardial infarction associated transcript)。该基因包含5个外显子，所有的剪接点都符合基本的GT/AG规则[17-18]。尽管传统的序列比对测验没有发现任何非哺乳动物的MIAT直系同源物[14]，但测验确定了来自小鸡和非洲热带爪蟾的假定MIAT直系同源物。在每个直系同源物的最大外显子中发现了ACUAACC序列的多重聚簇重复序列，在每个转录产物中发现了5到8个这样的重复序列[19]。该重复序列包括RNA结合蛋白Quaking的ACUAAY共有识别位点，其调节RNA亚细胞定位和稳定性[20-21]，尽管其功能意义尚不清楚。与其它核保留的lncRNAs，如Xist和Air不同，MIAT与染色质无关，而与核基质紧密相关。相对于两栖动物而言，MIAT在胎盘哺乳动物中高度保守[15,22]。

2 MIAT与肿瘤性疾病关系

2.1 MIAT与肺癌

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因[23]，肺癌患者大部分表现为非小细胞肺癌(no-small-cell lung cancer, NSCLC)，它每年的发病率占肺癌比例大约是80%，尽管近年来治疗方式不断进步，但患者预后仍然较差[24]。因此，寻找到可靠的预后生物标记物和分子靶向药物，以降低与NSCLC相关的发病率和死亡率迫在眉睫。Zhang等[25]在2015年首次发现MIAT在NSCLC组织和肿瘤细胞中的表达上调，并通过细胞学水平实验证实抑制MIAT的表达可以降低肿瘤细胞的侵袭能力，其机制是通过内源性海绵吸附miR-150，从而上调下游靶基因ZEB1(zinc finger E-box binding homeobox 1)的表达发挥调控功能。Lai等[26]在上述研究的基础上同样发现MIAT表达在NSCLC和肿瘤细胞中上调，且其高表达水平与肿瘤大小，TNM分期和淋巴结转移呈正相关。随后，实验证实沉默MIAT可以降低肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力，且缓解细胞周期阻滞。进一步研究机制发现，MIAT提高肿瘤细胞中组蛋白甲基转移酶和基质金属蛋白酶9(matrix metallopeptidase 9, MMP9)启动子的结合能力，促进启动子中H3K4me3的合成，进而上调MMP9表达，最终实现调控肿瘤细胞的目的。Li等[27]预测MIAT可能作为竞争性内源性RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)，内源性减少miR-106的表达，低表达的miR-106负向调控下游基因MAPK9(mitogen-activated protein kinase 9)的表达，而上调的MAPK9最终反馈调节肺癌细胞的增殖，侵袭和转移能力。

2.2 MIAT与肝癌

肝癌是世界第三大的癌症相关死亡原因，每年导致约60万人死亡[28]。目前，早期手术治疗可能是唯一有效的方法，而大多数肝癌患者术后复发率高，早期诊断困难，此时放化疗可能是最后的希望[29]。因此，探索一种新的肝癌治疗靶点已成为当务之急。Huang等[30]对45例肝细胞肝癌中肿瘤组织和细胞的qRT-PCR,定量检测结果显示，MIAT的含量显著高于相邻的正常组织和细胞，且MIAT启动子中H3/H4组蛋白乙酰化水平比正常组织高。上调的MIAT促进肝癌肿瘤细胞的增殖和侵袭。此外，MIAT的高水平表达与肝癌的多发肿瘤中心，淋巴结转移和肿瘤分期有紧密的联系。进一步研究发现肿瘤细胞中上调的MIAT通过海绵吸附降低miR-214的表达，从而阻断miR-214与下游靶基因EZH2的结合，提高其下游基因EZH2和β-catenin蛋白的水平，进而调控肝癌细胞的增殖和侵袭能力。

2.3 MIAT与胃癌

胃癌是全球范围内发病人数第二多的癌症，也是中国癌症相关死亡的第二大原因[31]。近年来早期胃癌的治疗结果显著提高，但早期症状不典型，确诊比较困难，导致患者5年生存预后差。因此，开发灵敏度高的生物标志物对于这种致命疾病的早期诊断至关重要。Li等[32]经研究发现胃癌组织中MIAT表达水平较癌旁正常组织显著增高，并在细胞学水平进行检测，证实该转录本表达差异与组织实验一致。随后，体外实验表明高表达的MIAT可促进胃癌细胞增殖、转移和侵袭，并抑制细胞凋亡。此外进一步挖掘该机制作用途径，发现胃癌细胞中上调的MIAT作为miRNA“海绵”靶向诱捕miR-29a-3p，从而有效上调下游基因HDAC4的表达含量。这说明MIAT/miR-29a-3p/HDAC4轴可能作为调节胃癌细胞的恶性生物学行为的关键步骤。

2.4 MIAT与乳腺癌

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，其发病率在世界范围内呈增高趋势，远处转移和化疗耐药是目前治疗的主要困境[33-34]。因此寻找可预测药物反应性和肿瘤进展的生物标志物显得尤为重要。Luan等[35]首先通过TCGA数据预测MIAT在乳腺癌肿瘤组织中呈过表达状态，进一步研究发现与正常对照相比，乳腺癌细胞系和晚期乳腺肿瘤组织中的MIAT均存在不同程度上调趋势，且表达水平与淋巴转移情况正相关。此外通过外源性沉默MIAT发现肿瘤细胞增殖、抗凋亡、侵袭转移和上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)等诸多恶性生物学表形出现了不同程度减弱或降低。最后，MIAT作为ceRNA，通过内源性海绵吸附机制下调miR-155-5p的表达，低表达的miR-155-5p失去了对下游靶基因DUSP7的负向调控，进而上调DUSP7表达来体现其促癌作用。

2.5 MIAT与前列腺癌

前列腺癌是男性第二常见的肿瘤，是全球癌症相关死亡的第五大原因[28]。0.5%～2%的前列腺癌被归类为神经内分泌前列腺癌(neuroendocrine prostate cancer, NEPC)，其对所有形式的激素治疗不敏感，被诊断时常常伴随远处转移[36-37]。此外，尚无有效治疗方法能够延长NEPC患者的生存期，而其中位生存期仅为7个月[38]。Crea等[39]2016年研究发现MIAT表达上调可见于NEPC细胞核中，伴随容易转移、预后较差及Rb突变频繁等特征。此外，MIAT的表达变化与CBX2(chromobox 2)和Rb是相关联的，而MIAT/CBX/Rb轴的具体分子机制需要进一步的实验研究。

2.6 MIAT与卵巢癌

卵巢癌是最致命的妇科恶性肿瘤，大约70%的患者被诊断时已处于晚期阶段[40]。腹膜播散的程度与晚期患者预后不良密切相关，EMT被认为是腹膜转移、无瘤生存期和总生存期的重要指标[41]。所以，确定EMT的关键调节分子十分重要。Mitra等[42]通过TCGA数据库确定了卵巢癌中MIAT表达水平显著增高，间充质亚型表达水平至少两倍高于上皮亚型，且表达高度保守。随后，微阵列探针检测到两钟亚型中MIAT表达水平与已知蛋白质编码EMT相关基因相似，间充质细胞亚型表达相较于上皮亚型升高。此外，通路分析显示MIAT相关异常表达基因显著富集在EMT相关的路径。

2.7 MIAT与胶质瘤

弥漫性胶质瘤是大脑和中枢神经系统中最恶性的肿瘤类型[43]。脑胶质瘤的发病机制非常复杂，涉及原癌基因的异常激活和肿瘤抑制因子失活[44]。因此，寻找诊断和预后相关的新的生物标志物是当务之急。Zou等[45]首先通过GEO数据库预测出MIAT是胶质瘤中差异表达lncRNA之一，其表达在胶质瘤样品与非肿瘤对照组中明显下调。随后，PCR检测得到了类似的结果。此外，根据TCGA分类标准来定义的胶质母细胞瘤亚型中，MIAT的表达水平显著差异，其明显表达于前庭亚型。进一步研究发现，胶质瘤患者中MIAT低表达与Ki-67高含量密切相关，上调的p53(TP53突变)是相对危险因素。而Ki-67可能是细胞增殖所必需的一种核蛋白[46]，TP53基因编码肿瘤抑制蛋白p53，TP53基因突变与包括胶质瘤在内的多种人类肿瘤发生有关[47]。

2.8 MIAT与白血病

Sattari等[48]在白血病/淋巴瘤细胞系中检测，发现MIAT在淋巴样细胞系中表达上调。随后，进一步确定扩增的成熟B型白血病细胞中MIAT表达水平显著升高。此外，深入机制研究发现恶性成熟B细胞中MIAT与OCT4(organic cation/carnitine transporter4)构成调控通路，如之前在小鼠多能干细胞中报道的那样[49]，用特异性siRNA沉默MIAT可以导致转录因子OCT4表达下调，而上调的OCT4可以增加MIAT表达水平，从而影响肿瘤细胞的增殖和凋亡能力。

3 结语及展望

目前，MIAT显示出作为肿瘤调节因子的独特魅力，其调控肿瘤细胞的恶性生物学行为，并活化信号通路和调节细胞周期。然而，MIAT的复杂机制研究仍处于早期阶段，其精确的上下游分子机制没有被彻底了解，仍然有待系统的调查。利用MIAT作为癌症诊断和治疗的肿瘤标志物仍有许多难题需要面对。首先，进一步系统的大样本队列研究加速其临床应用是必要的。其次，MIAT在体液中的表达和功能尚不清楚。第三，与MIAT相关的分子靶点需要进一步探索。总之，MIAT可能作为人类癌症的生物标志物和治疗靶点，需要对其进行更深入的了解和研究。