lncRNA调控miRNA的表达促肿瘤效应的研究进展

毛羽驰，张旭林，杨龄坚，李 懿

作者单位：650032昆明，昆明医科大学解放军920医院临床学院（毛羽驰，张旭林）；解放军920医院肿瘤科（李 懿）；昆明医科大学第一附属医院（杨龄坚）

癌症是21世纪以来威胁人类的主要健康杀手，近年的统计数据表明，癌症新发病例和死亡病例不断增加，其中癌症死亡人数前3位依次为肺癌(160 000人)、肝癌(745 000人)和胃癌(723 000人)[1]。长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录长度超过200个核苷酸残基的非编码RNA，其本身不含有独特的开放阅读框，以RNA的形式在不同水平调节基因的表达程度。微小RNA(miRNA)是另一类特殊类型的非编码RNA，其作用主要在RNA的沉默中引导分子。针对大多数蛋白编码转录物，miRNA参与动物几乎所有的发育和病理过程，其失调与许多人类疾病，尤其是癌症有关[2]。进一步研究发现，lncRNA可通过竞争性结合miRNA，抑制miRNA表达及其对下游靶基因的负向调控作用[3]。干扰lncRNA的表达或诱导miRNA的过表达，能抑制肿瘤增殖、侵袭、迁移和促进肿瘤细胞凋亡，为肿瘤治疗提供新思路和方向。

1 lncRNA

1.1 lncRNA概述 人类基因组计划(HGP)的研究结果表明，正常人类的基因组中，RNA中只有2%序列可编码蛋白质，大部分被转录为非编码RNA(ncRNC)，其中具有调控作用的包括微小RNA(micro RNA)和lncRNA。lncRNA作为近年来研究的一种肿瘤细胞标志物，参与肿瘤的增殖、侵袭和迁移进展。根据基因位点解剖学特性，可将lncRNA分为正义 lncRNA、反义lncRNA、双向lncRNA、基因内lncRNA和基因间lncRNA。其中的正、反及双向和基因内、基因间所代表的是两种转录方式。第一类正、反及双向分别代表lncRNA的转录方向与其相邻的蛋白质编码基因转录方向相同、相反或两者皆可；第二类即基因内与基因间，分别代表lncRNA是从基因内含子区转录得到，还是从两基因间间隔区转录得到[4]。

1.2 lncRNA生物学功能 lncRNA以RNA形式通过调控蛋白质的活性，作为亚细胞结构的组织框架，可通过多种模式起作用，并且是细胞中的关键调控分子。lncRNA可以具有多种分子功能，包括调控转录方式、调控蛋白质活性、发挥结构或组织作用、改变 RNA加工过程以及作为miRNA的前体等多层面的表达调控，参与染色体沉默和修饰、转录激活和干扰、激活原癌基因、促肿瘤增殖和转移等多种生物学功能。早期研究表明，lncRNA可能参与了靶基因的表观遗传调控，lncRNA的表观遗传调控通常导致靶基因的转录抑制。在这种调控模式下，lncRNA可作为连接不同蛋白质单元的结构链，因其存在能结合不同效应分子的结构域。这种结合同时增强了这些单元之间的接近性和随后的相互作用，最终导致对靶基因的典型转录抑制作用[5]。

lncRNA与肿瘤发生发展关系密切，已经逐步发现，lncRNA可能发展为肿瘤诊断、治疗和预后判断的重要生物标志物和靶点。在诊断方面，lncRNA的表达具有特异性和敏感性，尤其当传统影像学方法不易发现的时候，成为一项重要的肿瘤标志物；在治疗方面，在癌症发病机制中，对lncRNA的研究为新的肿瘤治疗方向提供了新思路[6]；在预后判断方面，lncRNA调节异常与多种恶性肿瘤相关，多在肿瘤组织和细胞中高表达，促进肿瘤增殖、迁徙和侵袭，并抑制癌细胞凋亡，诱导上皮-间质转变。lncRNA表达量更高的患者，其术后总生存期往往更低，与患者的不良预后紧密相关。

2 miRNA

2.1 miRNA的生物学功能 miRNA是一类特殊的非编码RNA，其长度约为19～25个核苷酸，可在真核生物中普遍观察到。miRNA涉及生物调控的多个环节，包括对细胞周期、分化、发育、代谢以及机体衰老的调控作用。miRNA同时也作为潜在的肿瘤分子标志物，其表达的改变与肿瘤的进展过程相关，因此，其在肿瘤早期诊断、治疗以及预后判断中都有良好的应用前景[7]。目前人类基因组中已记录的miRNA约有2000多个，它们不具有开放阅读框(ORF)，不编码蛋白质，但能够与mRNA的3'-UTR(untranslated region)区的碱基互补配对，使其翻译受到抑制，在转录和转录后水平对生物体内基因时序性表达进行调控，发挥其生物学效应[8]。

2.2 miRNA参与肿瘤进展 随着对miRNA参与肿瘤进展的研究发现，miRNA在细胞内外环境中具有高度稳定性和组织、细胞来源特异性[9]。多项研究表明，miRNA在多种不同类型的肿瘤组织和细胞中的表达存在差异，同一肿瘤的不同演进阶段其miRNA的表达程度也不相同。不同miRNA针对不同肿瘤表现出的功能效应也各有不同，既可增强癌基因或减少肿瘤抑制因子的表达以促进肿瘤的发生、发展，也可下调肿瘤相关基因，延缓肿瘤增殖转移的进展。有研究显示，在miRNA-221、miRNA-222、miRNA-181、miRNA-187及miRNA-146b的表达水平升高时，其在甲状腺癌变的组织中的表达量明显高于癌旁的正常组织，且在转移癌组织中的表达量更高[10]。Shin等[11]发现，miR-21的过表达能抑制核转录因子-kappa B激活，介导幽门螺旋杆菌引起的炎症发生，同时miR-21的过表达可促使被感染的正常黏膜进展为慢性胃炎。其机制可能是由于核转录因子-kappa B和白细胞介素-6表达增多，激活了信号转导及转录激活因子-3的信号传导，进一步导致miR-21表达上升，促使正常黏膜向恶性方向转变。此外，肿瘤细胞的迅速增殖需要消耗大量的氧气和养分，急需血液供应。为能在缺氧的微环境中生存，其较正常组织细胞相比，需要改变内在基因的表达，以诱导血管生成，从而为肿瘤组织提供足够的氧气和养分。而此时缺氧诱导因(HIFs)就是肿瘤组织适应缺氧条件下最重要的转录因子，其可通过协调各信号之间的级联反应来促进新血管形成，从而提高肿瘤细胞的存活率[12]。miR-210可能是通过HIFs转录而上调最突出的microRNA，缺氧时miR-210的表达升高促进肿瘤的转移。miR-210的表达水平在胰腺癌患者中显著升高，可能作为胰腺癌诊断的潜在生物标志物[13]。

大量研究表明，miRNA可通过下调肿瘤相关基因的表达来抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭等生物学过程。在非小细胞肺癌中，发现miR-31的表达增加抑制了肿瘤细胞A549和肿瘤干细胞的生长，同时肿瘤细胞凋亡和坏死的比例显著增加，miR-31长效模拟物可有效抑制肿瘤扩增并杀伤肿瘤，表明miR-31具有抵抗肿瘤干细胞生长的潜力[14]。此外，在脑胶质瘤中，miR-204-5p能够抑制恶性肿瘤的增殖，其表达量与肿瘤的分期、淋巴结转移和预后密切相关。miR-204-5p在肿瘤组织中的表达低于正常脑组织，其表达量与肿瘤组织的恶性程度呈反比。同时miR-204-5p能够参与RAB22A靶基因的负性调控机制，进而抑制胶质瘤组织的进展[15]。 Xue等[16]研究发现，miR-34a作为p53负性调控的肿瘤抑制剂，能降低肿瘤细胞的增殖速率，减缓肺肿瘤生长。

3 lncRNA干预miRNA调控肿瘤发展

越来越多的证据表明，lncRNA可作为实体瘤中的生物标志物，发挥靶向治疗作用。竞争性内源RNA(ceRNA)是一种RNA间表达调控的新模式，通过ceRNA机制，miRNA可以与lncRNA竞争性结合，后者反过来抑制miRNA的表达及其对下游靶基因的负向调控[17]。Ren等[18]发现，CNQ1OT1可扮演ceRNA作用，干扰lncRNA中KCNQ1OT1的表达，能抑制肺癌细胞的增殖和侵袭，还抑制肺癌细胞的凋亡，并可用作潜在的癌基因来抑制LAD细胞恶性肿瘤和化学抗性。Gao等[19]证实，长链非编码RNA-ROR(large intergenic ncRNA-regulator of reprogramming,lncRNA-ROR)作为一种典型的lncRNA，在胰腺癌中表达量显著高于正常胰腺细胞，并促进肿瘤进展，降低患者术后生存率。沉默ROR表达，降低了与miR-415的竞争性结合，增加了miR-415的表达，其负性调控的nanog蛋白表达下调，降低胰腺癌细胞致瘤性和肿瘤增殖转移能力。lncRNA H19也被证明可作为结直肠癌的致癌基因，与miR-138和miR-200a竞争性结合，拮抗它们的功能并抑制靶向基因Vimentin、ZEB1和ZEB2的表达，促进上皮-间质转化，诱导结直肠癌进一步恶化[20]。

4 小结

随着基因检测技术的迅猛发展，现有的研究表明，人类基因中负责编码的ncRNA仅为一小部分。通过对非编码基因研究的不断深入，各类肿瘤组织细胞中均发现有不同类型且表达量上升的lncRNA，且lncRNA在肿瘤中上调，均有组织细胞特异性，可能是因为 lncRNA与相对应的miRNA间存在竞争性关系，通过ceRNA机制，竞争性结合miRNA，导致miRNA表达量下降，从而使其下游调控的相关蛋白表达上升，进一步促进肿瘤进展。因此，lncRNA可能适合作为未来新型治疗方法的潜在生物标志物和靶点。