长链非编码RNA CCAT1与消化系统恶性肿瘤关系的研究进展

赵金璐 李国东 综述 刘 明 审校

消化系统恶性肿瘤一直是消化学界的重点研究课题[1]。近年来研究表明，LncRNA能通过与特定的蛋白质结合形成复合物，再与其他的蛋白质或DNA结合，进行对基因表达的调控；此外，LncRNA也可作为分子海绵与miRNA结合，进而影响下游靶分子的活性[2]。LncRNA可以作为肿瘤癌基因或抑癌基因，这些LncRNA可以成为新的诊断和预后的分子标记，并可作为早期治疗靶标[3-4]。人类结肠癌相关转移因子-1(Colon cancer associated transcript-1 CCAT1)，是具有2 628个碱基对的LncRNA，位于染色体8q24.21上，c-Myc附近。CCAT1包含两个外显子和一个多聚A尾，主要表达在细胞核中。2012年，Nissan等[5]首次测定出CCAT1在大肠癌中特异性的高表达，并一度被认为是结直肠癌特异性表达的LncRNA。但随着研究的深入，已证实CCAT1在多种恶性消化系统肿瘤中表达明显升高，并与组织学分化、肿瘤转移阶段、血管侵犯、总生存率和无复发生存率呈正相关，作为肿瘤诊断和预后标志物具有重要潜能[6-9]。

1 CCAT1与结直肠癌

Nissan等[5]研究结果显示，结肠癌组织中CCAT1的平均表达水平显著高于正常结肠粘膜组织，且高达235倍。CCAT1在腺瘤性息肉和癌前病变的结肠组织中，肝转移组织以及结肠癌相关淋巴结中均为高表达。CCAT1在大肠癌(colorectal cancer，CRC)患者外周血中有40%的高表达率，并认为CCAT1是CRC和大肠癌相关组织的高度特异和易于检测的标志物。Alaiyan等[10]的研究也发现，CCAT1在结肠癌组织和癌前病变组织中的表达显著上调，包括腺瘤性息肉组织、原发肿瘤和淋巴结、肝脏和腹膜转移邻近的正常粘膜。在癌前病变和所有疾病阶段，CCAT1的表达都是明显的上调，包括晚期转移性疾病，而且在晚期转移组织(淋巴结、肝脏及腹膜转移)中达到高峰。这提示CCAT1可能在大肠癌发生发展及转移过程中起到重要作用。其表达增加与患者的临床分期、淋巴结转移和术后生存时间有关。此外，CCAT1特异性肽核酸分子信标(TO-PNA-MB)具有作为CRC体外、离体和原位(结肠活检)检测的诊断探针的能力。

而Kam等[11]将CCAT1与特异性肽核酸分子信标TO-PNA-MB杂交构建的分子探针，可在结肠癌细胞及组织中检测出CCAT1高表达，可以作为结肠癌早期诊断的方法。Zhao等[12]研究发现，大肠癌患者血浆中HOTAIR、CCAT1水平均显著高于健康对照组。血浆HOTAIR和CCAT1可作为CRC早期筛查的预测性生物标志物，并且HOTAIR和CCAT1联合使用比HOTAIR或CCAT1单独使用具有更高的CRC阳性诊断率。此外，有研究进一步证实[13]，CCAT1的表达水平在健康志愿者、结直肠腺瘤及结直肠癌患者外周血中的表达量呈逐渐递增趋势；结直肠癌患者的血液中CCAT-1表达水平与肿瘤大小、浸润深度、分化程度、淋巴结转移数量以及TNM分期呈显著的正相关；与患者的3年生存率呈负相关。综上，可认定CCAT-1可作为结直肠癌早期筛查及预后评估的标志物。

CCAT 1是从c-Myc基因上游515 kb的远端增强子转录而来的RNA。He等[14]证实CCAT1可以参与调控c-Myc的转录和染色质构象。c-Myc可通过直接结合其启动子区域来促进CCAT1转录，上调CCAT1的表达促进结肠癌细胞的增殖和侵袭，促进结直肠癌的进程。Xiang等[15]研究发现，CCAT1-L(CCAT1的一种亚型)转录于一个超级增强子，在空间上接近Myc。CCAT1-L被敲除后减弱了Myc基因启动子和增强子的远程相互调控。此外，CCAT1-L与染色质结构维持蛋白(CTCF)相互作用，并调节染色质环形结构，从而对Myc位点的基因表达起到调控功能。另有研究发现[16]，在大肠癌组织中，CCAT1与间质细胞标志物N-钙黏蛋白的表达高于癌旁组织，而上皮细胞标志物E-钙黏蛋白的表达则低于癌旁组织，不过，CCAT1能否通过调控这两种蛋白的表达进而促进上皮-间质转化(EMT)的发生，仍需进一步研究证实。

2 CCAT1与胃癌

在胃癌组织中CCAT1的表达水平显著高于癌旁组织，并且CCAT1和c-Myc在胃癌中的表达具有相关性，c-Myc是一种在恶性肿瘤中显著扩增的关键转录调节因子，可以直接与CCAT1启动子区域的e-box元件结合来激活CCAT1转录，且上调CCAT1的表达可以促进胃癌细胞增殖及迁移[17]。CCAT1在正常胃组织样本中低表达，而在胃癌组织样本中高表达，CCAT1可能成为诊断胃癌及判断预后随访的重要标志物，但CCAT1的表达与是否感染幽门螺杆菌则无明显关联[18]。

研究发现[19]，CCAT1-L和c-Myc在胃癌组织和细胞中均过度表达。当CCAT1-L被敲除时，胃癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力降低，罹患胃癌的小鼠的死亡率也降低。同时，上皮-间质转换蛋白的活性也降低，抑制CCAT1-L的表达可以抑制胃癌细胞的上皮-间质转化(EMT)，从而抑制胃癌的转移，这对预防和治疗胃癌的转移具有积极作用。

CCAT1在胃癌组织中可以调控miR490表达，而miR490还可以抑制CCAT1的表达，miR490和CCAT1表达呈负相关。miR490转录后高表达，可使CCAT1表达下降进而显著抑制胃癌的转移。此外，miR490与hnRNPA1 mRNA 3′-UTR结合后从而抑制hnRNPA1转录，miR490与hnRNPA1表达呈负相关，而hnRNPA1与CCAT1表达呈正相关。因此，三者相互作用可以共同调控胃癌细胞的迁移，对胃癌诊断和治疗有一定价值[20]。

4 CCAT1与肝癌

Zhu等[21]研究发现，CCAT1在肝癌组织和肝癌细胞中的表达明显增加，异常表达的CCAT1可以促进肝癌细胞增殖、迁移和侵袭。CCAT1可以促进肝癌细胞的增殖，但对肝癌细胞的凋亡无明显影响。并且CCAT1表达水平与肝硬化、肝癌病灶个数、血管侵犯、肿瘤包膜形成、甲胎蛋白及肝癌预后密切相关[21-22]。

此外，CCAT1通过竞争性结合miR-let-7，发挥拮抗miR-let-7功能，从而消除miR-let-7对其内源性靶点高迁移率族蛋白A2和c-Myc的抑制作用，在肝癌进展中起着关键作用，提示CCAT1在肝癌的预后和治疗中的潜在作用[22]。

5 CCAT1与胰腺癌

CCAT1在胰腺癌组织中的表达高于癌旁组织，在PANC-1和ASPC-1胰腺癌细胞中也有过表达。沉默CCAT1的表达能显著抑制胰腺癌细胞的增殖和迁移。与癌旁组织相比，胰腺癌组织中转录因子c-Myc的表达增加，c-Myc可通过直接结合其启动子区域(e-box)来激活CCAT1，上调的CCAT1可促进胰腺癌的进展。表明CCAT1可能是胰腺癌治疗的重要靶点。然而，CCAT1调控胰腺癌的潜在分子机制还需要进一步的研究来证实[23]。

6 CCAT1与食管癌

研究发现[24]，在食管鳞状细胞癌(ESCC)中，LncRNA CCAT1的表达显著增加，并与预后相关。CCAT1基因敲除在体外和体内均显著抑制细胞增殖和迁移。在细胞核中CCAT1介导的spry4组蛋白甲基化可降低抑癌基因spry4的表达，从而促进ESCC细胞的生长和迁移。在细胞质中CCAT1通过竞争miR-7来促进HOXB13的表达，从而促进ESCC细胞的增殖和迁移。因此，CCAT1在ESCC肿瘤发生过程中起到重要作用，并可能作为ESCC诊断和治疗的靶点。

食管鳞状细胞癌的主转录因子TP63和SOX2可通过激活其超级增强子和启动子，特异性调节长链非编码RNA CCAT1的表达，而CCAT1的沉默可发挥抑制TP63或SOX2的作用，并显著降低体外和体内肿瘤细胞的生长。进一步分析表明，CCAT1可与TP63和SOX2形成复合物，通过结合EGFR的超增强子来调节EGFR的表达，从而激活MEK/ERK1/2和PI3K/AKT信号通路，最终促进了恶性肿瘤的生物学转录失调[25]。

7 CCAT1与胆囊、胆管癌

Ma等[26]证实在胆囊癌组织中CCAT1的表达明显升高，过表达CCAT1可通过竞争性“吸附”miRN-218-5P从而负性调控miRN-218-5P，进而增强其靶基因Bmi-1的表达。胆囊癌组织中Bmi-1 mRNA水平与CCAT1转录水平呈正相关。而沉默下调CCAT1可抑制胆囊癌细胞的增殖与侵袭，这些作用主要依赖于其与miRN-218-5P的竞争性结合，从而调节Bmi-1的表达。

CCAT1在胆管癌中的表达水平与癌旁组织中相比明显升高，CCAT1水平与胆管癌患者的组织学分化、淋巴结浸润、TNM分期和生存期呈正相关[27]。机制研究发现[28-29]，CCAT1可通过与胆管癌细胞中的miR-152结合而激活EMT过程，最终导致胆管癌细胞的迁移和侵袭。

3 小结与展望

高通量测序方法的应用大大提高了我们对LncRNA基因功能的理解。CCAT1最早在大肠癌中被发现，随后CCAT1已被证实与多种恶性肿瘤TNM分期、淋巴结转移及预后密切相关。但CCAT1与恶性肿瘤关系机制的研究仍需要进一步阐明。此外，由于LncRNA CCAT1位于核内，顺式调控邻近基因的表达，通过LncRNA CCAT1调控可以实现特定的基因位点的调控。以LncRNA CCAT1为靶点治疗人类恶性肿瘤的疗法正在研究中，负性调节CCAT1的表达及调控相关基因在多个层面的表达，最终达到抑制肿瘤的目的。因此，进一步阐明CCAT1在恶性肿瘤发生、发展过程中的作用，以及将其作为恶性肿瘤早期干预靶点是目前研究的另一主要目标。