长链非编码RNA及其相关信号通路在宫颈癌中的研究

沈宁梅，江品平，傅士龙

宫颈癌的发病率仅次于乳腺癌，位居女性恶性肿瘤的第二位。宫颈癌每年新发病例超过50万，死亡人数超过30万[1]。高危型人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）持续性感染是宫颈癌发生的主要原因，如16型和18型。在过去的20年中，尽管HPV疫苗的使用降低了宫颈癌的发病率，但晚期转移、复发和耐药等因素导致患者死亡率仍较高。因此，有必要开发宫颈癌早期诊断的新工具和寻找有效治疗的新靶点。

20世纪70年代以来，随着H19和HOTAIR等长链非编码 RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的重要研究成果相继问世，lncRNA逐渐受到关注。多项研究表明lncRNA在肿瘤组织与癌旁组织中表达差异显著，并且与患者的临床病理特征及预后密切相关[2]。因此，lncRNA能否成为宫颈癌生物标记物或治疗靶点引起了学者们极大的关注。现将已被证实在宫颈癌组织/细胞中差异表达的lncRNA进行梳理归类，并对其分子机制及生物效应进行简要阐述，以期找到用于诊断宫颈癌的高效生物标记物和潜在治疗靶点。

1 LncRNA

LncRNA长度超过200 nt，主要由不编码蛋白质的DNA分子转录形成，少数可翻译成肽段。LncRNA具有诱导、支架和（或）增强子RNA的功能，其可通过转录、转录后调控等方式影响细胞的增殖、凋亡和侵袭等生物学过程，参与疾病的发生、发展[3]。

1.1 LncRNA的起源和分类学者们根据lncRNA与信使 RNA（messenger RNA，mRNA）的相似性，推测其来源：①编码蛋白质的基因发生突变和转录；②染色体重排，其中非编码片段连接在一起；③通过逆转录成为功能性非编码返座基因和非功能性非编码返座假基因；④相邻基因串联重复事件；⑤转座元件的插入[4]。根据lncRNA与邻近蛋白编码转录本的相关性，可将其分为正义（sense）lncRNA、反义（antisense）lncRNA、双向（bidirectional）lncRNA、基因间（intergenic）lncRNA 和基因内（intronic）lncRNA[5]。

1.2 LncRNA的生物学功能随着对lncRNA研究的深入，相继发现lncRNA可作为信号分子、引导分子、诱饵分子、支架分子、增强子RNA以及仍在研究中的功能性短肽发挥生物学功能。LncRNA可以通过募集某些RNA或蛋白质来共同调节靶基因的表达；lncRNA可以作为竞争性内源性RNA（ceRNA）通过“海绵吸附”微小RNA（miRNA）并抑制其表达从而使下游分子脱离限制，启动转录；还可作为信号分子调控其他基因的表达；利用自身特定的空间构象，通过导向作用方式引导RNA结合蛋白到达调控位点，顺式或反式调节目的基因的表达；lncRNA自身含有多个结构域，既能结合抑制分子，也能结合效应分子，为相关分子的复合体装配提供平台支架，发挥支架分子的功能[6-7]。同一种lncRNA可能在肿瘤的发生、发展过程中承担多种角色，因此充分挖掘lncRNA的功能及作用机制将为肿瘤的诊断和治疗打开新的思路。

2 宫颈癌相关lncRNA及其信号通路

已证实，lncRNA在白血病、胶质母细胞瘤、肝癌、结直肠癌等肿瘤发生过程中发挥重要作用，与蛋白编码基因类似，与多种细胞信号通路相关[8]。尽管已发现一些lncRNA异常表达在宫颈癌的发展中发挥一定作用，但其具体作用机制的研究仍处于起步阶段。

2.1 Wnt信号通路Wnt信号传导途径包括经典的Wnt/β连环蛋白（β-catenin）信号传导途径和非经典的Wnt信号传导途径。非经典的Wnt信号传导途径又可以分为Wnt/钙信号传导途径和Wnt/平面细胞极性（PCP）途径。Wnt信号传导途径常见的下游靶基因有c-myc、E-钙黏蛋白和细胞周期蛋白D1（cyclin D1），通过调节其表达可以影响细胞生长和分化、个体发育、遗传稳定性、凋亡、干细胞的自我更新以及成年组织稳态的维持等过程[9]。据报道MEK抑制剂可以激活结直肠癌中的Wnt信号传导途径，从而改变干细胞的可塑性[10]；环状RNA circβ-catenin调控Wnt信号通路的活性促进肝癌细胞的增殖[11]。

2.1.1 BLACAT1早期研究表明，BLACAT1（又称为LINC-UBC1）可以作为尿路上皮癌、胃癌和结肠直肠癌等癌症的致癌基因[12]。BLACAT1对宫颈癌细胞增殖、侵袭和上皮间质转化（EMT）过程有促进作用。Wang等[13]对BLACAT1在宫颈癌中作用机制的研究发现，伴随BLACAT1的低表达，β-catenin和基质金属蛋白酶7（MMP-7）的表达水平也显著下降，表明BLACAT1正向调控Wnt/β-catenin信号通路，促进宫颈癌的扩散和转移。研究还发现BLACAT1高表达与国际妇产科联盟（FIGO）分期晚期、远处转移和较差的组织学分级显著相关。这意味着BLACAT1可作为潜在的宫颈癌预后生物标记物。

2.1.2 DGCR5其在胃癌、肝癌和膀胱癌等肿瘤中扮演抑制肿瘤发展的角色[14]，且在宫颈癌中也发挥相似的作用，而Wnt信号传导通路在上述肿瘤中均异常激活。Liu等[15]研究发现DGCR5在宫颈癌细胞中的表达显著低于正常宫颈细胞，Wnt信号通路异常激活。CCK8和EDU实验结果表明，DGCR5表达水平增加后，宫颈癌细胞的增殖能力受到显著抑制。蛋白质印迹（Western blotting）结果显示，当DGCR5表达较低时，β-catenin的表达增加，糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）的表达下降，提示DGCR5可以调节Wnt信号通路。随后通过裸鼠荷瘤实验再次证实，DGCR5过表达可通过靶向Wnt信号通路抑制宫颈癌的进展。另外，lncRNAs还可以作为miRNA的前体RNA，如H19是miR-675的前体RNA。因此，研究此类lncRNA的作用需要考虑其衍生miRNA的靶点。而DGCR5是否有特定的靶向miRNA，以及是否还参与了其他信号通路仍需进一步研究。

2.2 磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信号通路在PI3K的催化作用下，二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）转化为三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3），PIP3作为第二信使激活下游的蛋白激酶（如Akt）。PI3K/Akt信号传导途径的异常激活改变了多种下游信号分子的表达水平，与细胞增殖和凋亡、葡萄糖转运等生物过程紧密相关[16]。同时，在调节肿瘤细胞对放化疗耐受程度方面，PI3K/Akt信号通路也起到了关键作用。比如lncRNA OGFRP1与PI3K/Akt/GSK-3β通路的异常激活有关，可加快子宫内膜癌的进展[17]；PI3K/Akt/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路可调控卵巢恶性肿瘤的形成、迁移、侵袭和放化疗抵抗[18]。

2.2.1 MALAT1Guo 等[19]研究表明，MALAT1 可以促进宫颈癌的生长和迁移。降低MALAT1的表达后，宫颈癌细胞对顺铂化疗的抵抗得以逆转，肿瘤细胞凋亡进程加快。表明阻断MALAT1在宫颈癌中的活性是一种潜在的治疗方法。已证实PI3K/Akt传导途径的失活可改善肿瘤细胞对化疗药物的抵抗，提高治疗效果。MALAT1过表达后，磷酸化PI3K和磷酸化Akt明显上调。相反，沉默MALAT1后PI3K/Akt通路失活[20]。这为PI3K/Akt信号通路作为宫颈癌顺铂耐药的治疗靶点提供依据。癌细胞耐药主要是由于抗凋亡能力提高，而细胞凋亡途径包括线粒体途径、死亡受体途径以及内质网途径。MALAT1的具体作用途径还需进一步探索。

2.2.2 核富集转录体1（NEAT1）LncRNA NEAT1在许多正常组织中表达，但在各种肿瘤中表达上调，如肺癌、肝癌、结肠直肠癌、脑膜瘤甚至白血病。作为重要的致癌基因，NEAT1促进肿瘤的新血管形成，提高肿瘤细胞的侵袭和转移能力[21]。Guo等[22]研究发现NEAT1在宫颈癌组织和癌旁组织差异表达。Western blotting结果表明，PI3K和Akt的磷酸化水平降低是随着NEAT1沉默发生的，PI3K/Akt通路下游靶基因cyclin D1和周期蛋白依赖性激酶4（CDK4）的表达水平也随之降低。因此，PI3K/Akt信号通路参与NEAT1的促癌过程。而PI3K/Akt信号通路及其下游分子是否可以成为宫颈癌诊断或治疗的靶点尚未得到证实。

2.3 STAT3信号通路经典的STAT3信号传导途径的活化依赖细胞因子或生长因子等配体与细胞表面相应受体结合。磷酸化STAT3转运入核与特定的DNA序列结合，启动癌症表型相关基因的转录[23]。有研究表明，套细胞淋巴瘤中SOX11的表达受到cyclinD1和STAT3的调控[24]；ZEB1和白细胞介素6/11（IL-6/11）-STAT3信号通路通过不同方式调节S100蛋白的表达来激发胰腺癌细胞的侵袭潜能[25]。尽管大量的证据表明STAT3是癌症理想的治疗靶点，但针对STAT3信号通路的有效干预措施十分有限。因此，仍需对STAT3信号通路进行深入研究，以寻找有效的方法治疗癌症。

2.3.1 UICCSu等[26]通过芯片分析发现lnc-UICC是宫颈癌组织中高度表达的基因之一，且其表达水平与FIGO分期、淋巴结转移和预后存在关联。体内外实验结果均表明lnc-UICC过表达能显著促进肿瘤的生长和转移。机制研究表明，lnc-UICC通过两种互补的方式促进STAT3的激活：lnc-UICC通过与IL-6启动子结合调控IL-6的转录，进一步促进STAT3磷酸化及入核发挥其转录激活作用；lnc-UICC还可直接与磷酸化STAT3相互作用，通过保护其不受蛋白酶体降解而提高其蛋白稳定性。此外，lnc-UICC是一种STAT3应答的lncRNA，STAT3可以与lnc-UICC启动子结合，增强其转录，说明lnc-UICC与IL-6/STAT3信号通路之间存在正反馈回路，从而促进宫颈癌发生和转移。虽然该研究证实了UICC与STAT3之间存在相互作用的关系，但是它们之间的结合位点以及UICC如何保护STAT3不被降解的具体机制尚不清楚。此外，UICC是通过芯片分析发现的lncRNA，目前的研究较少，其在宫颈癌中是否还发挥其他功能仍不可知。

2.3.2 生长阻滞特异性转录因子5（GAS5）研究者在cDNA文库中发现了可以诱导细胞周期停滞、促进细胞凋亡的lncRNA——GAS5。GAS5作为抑癌基因在不同类型的肿瘤组织中低表达。研究发现，GAS5具有控制肿瘤的进展和预后、侵袭和转移、细胞凋亡和放疗耐受等功能[27]。有研究提出宫颈癌组织中GAS5表达水平越低，患者的生存期越短，预后越差。功能实验表明，GAS5过表达可降低宫颈癌耐药细胞系的细胞存活率，加快细胞凋亡。而GAS5低表达后细胞凋亡明显减少。Yao等[28]研究发现miR-21在宫颈癌中高表达且发挥致癌作用。最新的研究发现GAS5与miR-21呈负相关[29]。此外，在高表达GAS5的细胞中，与miR-21相关的蛋白STAT3和E2F3的磷酸化水平降低，而沉默GAS5可以增加这2种蛋白的表达。GAS5缺陷还可降低miR-21靶蛋白金属蛋白酶组织抑制剂3（TIMP3）和程序性细胞凋亡因子4（PDCD4）的表达。预示GAS5有望成为宫颈癌的治疗靶点。

2.4 其他信号通路除上述信号通路以外，还有许多其他的信号通路参与宫颈癌的发生和发展，例如uc.206通过靶向P53信号通路来调控宫颈癌细胞的增殖和凋亡[30]；DANCR介导的miRNA-665通过细胞外调节蛋白激酶（ERK）/SMAD信号通路调控宫颈癌细胞的增殖和转移[31]；HOXD-AS1通过激活Ras/ERK信号通路加快宫颈癌细胞的增殖过程[32]。并且同一种lncRNA可以同时调控不同的信号通路，如HOTAIR可通过STAT3、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）以及NOTCH等信号通路从不同层面调控宫颈癌的进展[33-35]。

3 结语

LncRNA在宫颈癌进展各个阶段的作用日渐清晰，如已证实LUCAT1、CERNA2等lncRNA是宫颈癌患者预后预测标记物[36]。相信未来lncRNA可以用于预测预后和对患者进行分层，以便根据患者的不同需求进行个体化治疗。因此，结合不断发展的分子生物学技术，深入探究lncRNA的结构、功能及其涉及的信号通路，有望为宫颈癌的预防、诊断和治疗提供新的靶点。