lncRNA-CCAT1与消化道肿瘤关系的研究进展

李景林，郑汪洋，李鑫恒，李正龙，王志东，崔云甫，姜兴明

(哈尔滨医科大学附属第二医院 胆胰外科， 黑龙江 哈尔滨 150001)

随着全基因组和转录组测序技术的发展，认为是转录过程中“噪音”的长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)日益受到关注[1]。lncRNA是一类长度大于200 nt、无编码蛋白质功能的RNA分子，主要在表观遗传学水平、转录及转录后多个水平通过调控染色质修饰、基因印记、蛋白质折叠及RNA的可变剪切等多种分子机制来调控细胞的增殖、分化和凋亡等，从而影响机体代谢及疾病进展[2- 4]。定位于人类染色体组8q24.21的结肠癌相关转录因子1(colon cancer associated transcript 1, CCAT1)长度为2 628 nt，其与基因突变热点区域著名的转录因子c-Myc毗邻，已证实CCAT1在结肠癌组织中持续高表达并具有促进肿瘤细胞增殖和侵袭转移等作用[5]。CCAT1在其他消化道肿瘤乃至肺癌和卵巢癌等组织中也存在异常高表达[6]。本文简要综述lncRNA-CCAT1的研究现状。

1 CCAT1与结直肠癌

结肠癌组织中CCAT1的表达水平是正常结肠黏膜组织的235倍，并且在结肠腺瘤性息肉、癌旁组织、淋巴结和肝脏转移灶、外周血液循环中亦高表达；异常高表达的CCAT1促进肿瘤的发生、发展，并发现在组织病理分期N0的淋巴结中亦存在CCAT1高表达，这可能与临床上淋巴结分期技术还无法检测出的淋巴结微转移有关，提示CCAT1有助于精确的结肠癌淋巴结分期[5]。异常高表达的CCAT1与肿瘤分期、局部浸润深度、血管侵犯及CA199水平密切相关，并且发现结直肠癌患者外周血中异常表达的13个lncRNA中CCAT1检测具有最高的敏感性(75.7%)和特异性(85.3%)；此外，外周血中CCAT1联合HOX基因反义转录RNA (HOX gene transcript antisense RNA, HOTAIR)检测结直肠癌比单一lncRNA定量更敏感，尤其适用于早期的结直肠癌患者[7]，提示可以联合多种外周血中异常表达的lncRNA来提高检测的敏感性与特异性。目前已应用CCAT1特定肽核酸分子信标(TO-PNA-MB)作为结直肠癌的诊断工具[8]。然而这些研究仍需要大样本临床数据的进一步验证。

异常高表达的CCAT1可促进肿瘤细胞的增殖与侵袭转移。抑制CCAT1的表达后发现肿瘤细胞大部分停滞于G1期，并且证实CCAT1可抑制G1期阻滞的重要调控分子-细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子1A(CDKN1A) mRNA的表达，提示CCAT1可能是通过调节细胞周期来促进肿瘤细胞增殖的[9]。CCAT1的表达上调与其基因启动子区域的E-box元件直接结合c-Myc有关，一旦E-box元件发生突变，c-Myc将不能促进CCAT1的表达[10]。在结肠癌组织发现了与CCAT1基因存在部分重叠的另一种lncRNA-CCAT1-L，抑制CCAT1-L的表达后CCAT1表达亦下调[11]，提示CCAT1可能源自于CCAT1-L。lncRNA的异常表达与DNA甲基化及组蛋白修饰等表观遗传调控密切相关，CCAT1的异常表达是否与之有关仍需进一步研究证实[12]。

2 CCAT1与胃癌

有报道在胃癌组织中同样存在着异常高表达的CCAT1，其与肿瘤生长、淋巴结侵袭和远处转移密切相关[13]。癌旁组织中CCAT1的表达高于正常胃组织，复发胃癌组织中CCAT1呈现最高的表达水平[14]，提示CCAT1可能成为有效的胃癌预后监测指标。

CCAT1的促癌作用是通过促进胃癌细胞的增殖和转移实现的[13- 15]。沉默CCAT1可使G0/G1期阻滞相关蛋白(p16, p21, p27)和促凋亡因子(caspase- 3等)表达增高，同时，可以使在细胞增殖、分化及凋亡等细胞过程中发挥重要作用的细胞外信号调节激酶/丝裂原活化蛋白激酶(ERK/MAPK)信号通路失活[15]，提示CCAT1在细胞周期调控中扮演重要角色。对lncRNA研究的不断深入，发现其可作为内源性“海绵”(sponge)吸附微小RNA(miRNA)而消除了后者对target-mRNA的调控作用[16- 17]。例如，作为内源竞争性RNA(competing endogenous RNA, ceRNA)的HOTAIR可竞争性吸附miR- 331- 3p，使其多种靶基因失调而导致胃癌的发生发展[18]。CCAT1还可以通过抑制miR- 490来调控核不均一核糖核蛋白A1(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1, hnRNPA1)的表达而促进肿瘤细胞的转移，同时发现miR- 490具有能够抑制CCAT1的功能，提示miRNA亦可调控lncRNA(ncRNA间的相互作用)[19]。

3 CCAT1与肝细胞癌

已证实肝细胞癌组织中CCAT1的表达水平也明显增高，而且与肿瘤大小、血管浸润和甲胎蛋白水平显著相关；CCAT1可促进肝癌细胞增殖和侵袭转移，其可作为“海绵”吸附miR-let- 7而消除其对高迁移率族蛋白A2(high mobility group protein A2, HMGA2)和c-Myc的抑制作用[20]。而let- 7家族可通过抑制肿瘤细胞的增殖及侵袭转移和诱导其凋亡来抑制肿瘤的发生发展[21]。前已述及与肿瘤发生发展紧密相关的c-Myc可促进CCAT1的表达，可见CCAT1与c-Myc形成了正反馈回路而互相促进彼此表达[22]。有报道沉默CCAT1可使与上皮间质化相关的上皮细胞钙黏蛋白等重要分子表达失调，表明CCAT1促进肿瘤细胞侵袭及转移的机制可能与上皮间质化的调控密切相关；此调控机制已经在非小细胞肺癌中得到验证，在肝细胞癌中是否存在同样机制有待进一步证实[23]。

4 CCAT1与胆囊癌

胆囊癌是消化道肿瘤中预后较差的一类，当务之急是找到新的肿瘤标志物和治疗靶点。与癌旁组织对比，CCAT1在胆囊癌组织中表达显著增高，并且与肿瘤大小、肿瘤分期和淋巴结转移密切相关[24]。为了探究CCAT1促进胆囊癌细胞增殖和侵袭转移的分子机制，有研究筛查了22个可与CCAT1碱基互补配对的miRNA，发现miR- 218- 5p与CCAT1的关系最密切；进一步研究发现沉默CCAT1后可抑制肿瘤细胞增殖和转移，且与miR- 218- 5p抑制剂的效应截然相反。作者提出CCAT1诱导的miR- 218- 5p失调是其与miR- 218- 5p结合了相同的RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC)而发生的复杂反应，而后对下游靶基因Bmi1发挥正向调控作用而导致胆囊癌细胞的增殖和转移。目前关于胆囊癌中CCAT1的研究甚少，有待进一步研究。

5 小结及展望

通过高通量测序技术已经发现了上万种lncRNA。作为现代遗传学新的研究热点，越来越多lncRNA的功能被阐述。目前已经在多种肿瘤中发现了lncRNA的异常表达，其扮演着促癌调控分子或抑癌调控分子的角色。目前可以肯定的是lncRNA的异常表达参与了肿瘤细胞的增殖、去分化、侵袭转移和抗凋亡等过程， 但具体分子机制的研究仍处于不够具体的早期阶段。

CCAT1是近几年发现的一种具有促癌作用的lncRNA，在多种肿瘤尤其是消化道肿瘤中异常高表达。作为ceRNA调控下游分子及其对细胞周期和上皮间质转换的调控作用已经在肿瘤组织中得到证实(图1)；c-Myc可促进CCAT1基因转录，但具体的上下游作用机制有待深入研究。CCAT1与临床病理特征显著相关提示其可能具有成为一种提高早期诊断、临床病理分期和预后判断水平的肿瘤标志物。随着研究的不断深入及调控机制的逐步明确、以lncRNA为靶点新型抗肿瘤药物的研发，CCAT1极有可能成为消化系统肿瘤诊断与治疗中的一颗新星。

图1 消化道肿瘤中CCAT1调控作用的分子机制Fig 1 Molecular mechanism of CCAT1 in gastroin- testinal cancer

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