长链非编码RNA在肝癌中的作用研究进展

陈蛟，郝景程

成都医学院第一附属医院肝胆胰外科，成都 610500

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是全球范围内常见的恶性肿瘤，其发病机制尚未明确。有研究表明，不同类别的非编码RNA(noncoding RNA，ncRNA)在HCC发生中的调节作用与多种病因有关，如HBV、HCV和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。已知长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)中的miRNA(microRNA)在基因表达的转录后调控中起关键作用[1]。miRNA的失调与肿瘤抑制基因的失活及HCC中癌基因的激活有关[2]。现代高通量测序分析鉴定了大量非编码的转录本，其中lncRNA通过与DNA、RNA或蛋白质相互作用，参与肝癌的发生、发展、转移等过程。LncRNA是肿瘤研究的新兴领域，其在肝癌发生中的重要性和复杂性逐渐被了解。本文总结最近新发现的和发挥抑癌基因功能的lncRNA，以及与肝癌发生、发展、转移和乙肝感染致肝癌相关的lncRNA，以期为基础及临床研究提供参考[3]。

1 LncRNA概述

人类基因组中超过90%为转录组，其中能编码蛋白质的转录组占整个基因组的不到2%，大部分为非编码序列。随着测序技术的快速发展，已有大量lncRNA被鉴定出来。LncRNA是指超过200个核苷酸的ncRNA[3]，根据在基因组中的相对位置及方向，可分为正义lncRNA、反义lncRNA、双向lncRNA、基因间lncRNA和基因内lncRNA。最初lncRNA被误认为是基因转录的噪声，没有其他功能，但是随着研究的不断深入，发现其具有调节染色质重塑、调节DNA甲基化、组蛋白修饰、调节RNA代谢等方面的功能。此外，lncRNA还可发挥调节相邻基因表达的作用，尤其表现在调控下游基因或被上游基因调控，从而充当癌基因或抑癌基因的角色。有文献报道，lncRNA在胃癌、乳腺癌、HCC等多种癌细胞中异常表达[4-6]。越来越多的证据表明，lncRNA在肝癌发生、发展及临床预后过程中具有重要作用[3]。

2 具有抑癌基因功能的lncRNA

2.1 TSLNC8(tumor suppressive long noncoding RNA on chromosome 8p12) TSLNC8位于人类染色体8p12，在HCC组织中通常表达下调。TSLNC8通过竞争性地与TKT和STAT3相互作用并调节STAT3-Tyr705和STAT3-Ser727磷酸化水平以及STAT3转录活性来发挥肿瘤抑制作用，从而导致IL-6/STAT3通路失活。TSLNC8是HCC的一个预后预测因子，其缺失与HCC的恶性特征高度相关，可作为HCC患者的预后指标，TSLNC8-TKT-STAT3轴是HCC治疗的潜在靶点[7]。

2.2 PSTAR PSTAR位于人类染色体12q22，由2664个核苷酸组成，几乎不编码蛋白质，在细胞核和细胞质中均有表达。Geng等[8]发现，PSTAR通过诱导p53介导的细胞周期停滞抑制HCC细胞增殖和致瘤性。PSTAR可以结合核内不均一核糖核蛋白K(hnRNP K)并增强其类泛素化修饰，从而加强hnRNP K和p53之间的相互作用，最终导致p53稳定性增加，发挥肿瘤抑制作用。PSTAR在HCC组织中表达下调，并且低PSTAR表达预示HCC患者预后不良，尤其是具有野生型p53的患者。

2.3 miR503HG miR503HG是miR503的宿主基因，在肝癌组织中低表达。增强miR503HG表达可显著抑制体外和体内HCC细胞的侵袭和转移。已知miR503HG可与HNRNPA2B1蛋白特异性结合，通过泛素-蛋白酶体途径促进HNRNPA2B1降解，降低p52和p65 mRNA的稳定性，同时抑制HCC细胞中NF-κB信号通路[9]。此外，miR503HG可与miR503协同作用以抑制HCC细胞迁移。miR503HG的表达水平与肝癌患者的复发时间和总体生存率显著相关，是影响肿瘤复发和生存率的独立危险因素。

2.4 MIR22HG MIR22HG位于人类染色体17p13.3，这一区域在肝癌细胞中被认为经常发生缺失、高度甲基化或失去杂合性。MIR22HG是miR-22的宿主基因，其低表达与HCC患者的肿瘤进展和预后不良有关。MIR22HG可通过衍生出的miR-22-3p竞争性结合人抗原R(HuR)导致一系列癌基因表达下调以及HMGB1信号通路失活，还可直接与HuR相互作用并调节其亚细胞定位。MIR22HG与HuR竞争性结合，导致HuR稳定的癌基因如β-catenin的表达减弱。MIR22HG通过抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移在肿瘤进展中起关键作用，提示了其在HCC中作为肿瘤抑制因子和预后生物标志物的潜在作用[10]。

3 肝癌发生、发展相关的lncRNA

3.1 TCF7 TCF7位于人类5号染色体，位于基因HSPA4(heat shock 70 kD protein)及TCF7(T cell factor 7)之间，长约3.6 kb，由3个外显子组成。Wang等[11]通过转录组基因芯片分析鉴定出lncRNA TCF7。TCF7在肿瘤细胞及肿瘤干细胞中均高表达，但在正常肝脏及肝硬化组织中低表达。肝癌肿瘤干细胞的自我复制及肿瘤增殖均需要TCF7的参与。TCF7通过募集SWI/snf复合物于TCF7的启动子，从而调控其表达，同时导致Wnt信号通路激活。TCF7介导的Wnt信号传导可引起肝癌肿瘤干细胞自我更新和肿瘤传播。

3.2 UFC1 UFC1是miRNA 34a的靶基因，可直接与mRNA的稳定蛋白HuR相互作用而调节HCC细胞中β-连环蛋白的水平[12]，还可促进HCC细胞的增殖并抑制细胞凋亡，从而促进小鼠异种移植肿瘤的生长。

3.3 HULC HULC可促进体外细胞增殖、迁移和侵袭，抑制顺铂诱导的细胞凋亡。HULC在体外和体内特异性结合YB-1(Y-box binding protein 1)蛋白。YB-1是翻译失活的信使核糖核蛋白颗粒的主要成分，可使mRNA保持沉默状态。HULC可以促进YB-1蛋白磷酸化，从而导致YB-1从其结合的mRNA中释放，促进沉默的致癌mRNA的翻译，包括细胞周期蛋白D1、细胞周期蛋白E1和基质金属蛋白酶3。HULC主要通过细胞外信号调节激酶促进YB-1蛋白磷酸化[13]。HCC组织中HULC的表达水平显著高于邻近的非癌组织。HULC的上调与肝癌分级和患者的总体生存期相关。

3.4 BRM BRM位于人类5号染色体，位于基因ACTBL2和PLK2之间，由6个外显子(1321个核苷酸)组成，没有编码蛋白质的功能。在肝癌肿瘤干细胞自我更新的维持和肿瘤发生过程中均需要BRM参与。在肝癌肿瘤干细胞中，BRM与BRM基因共同参与启动BRG1/BRM开关，同时BRG1与BRF复合物激活了YAP1信号通路。而且BRM及YAP1信号通路下游产物的表达水平与肝癌的严重程度呈正相关。BRM和YAP1信号通路可分别作为肝癌诊断的分子生物学标志物和潜在的药物治疗靶点[14]。

3.5 MALATA1 MALATA1位于细胞核，长度超过6 kb，在哺乳动物中广泛存在，对基因表达调控起重要作用。SR蛋白是一类RNA结合蛋白，可调控mRNA前体的可变剪接方式。MALAT1通过调控SR蛋白家族而发挥调控作用。MALATA1在肝癌细胞中表达上调，通过Wnt信号通路的激活以及致癌基因剪接因子SRSF1的产生而扮演原癌基因的角色。MALAT1可诱导SRSF1产生，调控SRSF1的剪接目标，提高了抗凋亡剪接亚型的产生，并且通过调节S6K1的可变剪接，激活了mTOR信号通路。抑制SRSF1的表达废除了MALAT1的致癌基因特性，提示对于MALATA1诱导的转变，SRSF1的产生以及mTOR信号通路的激活是必不可少的。有研究揭示了MALATA1在肝癌细胞中表现为原癌基因的机制，即通过SRSF1的表达上调而调节致癌基因的可变剪接方式[15]。此外，MALAT1还可通过调控肿瘤葡萄糖代谢发挥其促肿瘤生长作用[16]。

4 与肝癌转移相关的lncRNA

4.1 ATB Li等[17]发现ATB通过螯合miR-200上调ZEB1和ZEB2的表达，从而刺激上皮-间质转化，并通过与IL-11 mRNA结合提高其稳定性并促进其表达，激活STAT3信号通路，从而促进早期和晚期肿瘤转移。

4.2 MITA1 MITA1是一种由核RNA测序发现的富含染色质的lncRNA，可被能量应激显著诱导。MITA1的这种诱导受肝激酶B1-腺苷一磷酸激活的蛋白激酶(LKB1-AMPK)途径和DNA甲基化控制。敲除MITA1可显著抑制肝癌细胞的体外迁移和侵袭以及体内转移。MITA1可促进上皮-间质转化，这是肿瘤转移的早期和中心步骤，其机制可能部分归因于Slug(snail家族锌指2)转录的增加。MITA1缺乏可降低间充质细胞标志物的表达，尤其是Slug，而Slug过表达会显著削弱MITA1沉默对HCC迁移和侵袭的抑制作用。在HCC组织中，MITA1和Slug前体的水平存在正相关关系。研究显示，MITA1是HCC转移的关键驱动因素，且已鉴定的AMPK-MITA1-Slug轴可作为HCC的潜在治疗策略[18]。

4.3 SNHG10及其同源物SCARNA13 Ma等[18]在64例HCC患者中发现，SNHG10与SCARNA13的表达呈正相关，而SNHG10或SCARNA13的高表达与总体存活率较低有关。SNHG10和SCARNA13协同促成HCC细胞的恶性表型，其中SNHG10充当miR-150-5p的海绵并与RPL4 mRNA相互作用以增加c-Myb的表达和活性。上调和过度活化的c-Myb通过调节SNHG10启动子活性，形成正反馈环并连续刺激SCARNA13的表达来增强SNHG10和SCARNA13表达[19]。SCARNA13通过调节SOX9介导SNHG10驱动的HCC细胞增殖、侵袭和迁移，并促进HCC细胞的细胞周期和上皮-间质转化。

4.4 AY927503 AY通过诱导染色质修饰促进HCC转移。在小鼠中，AY可促进HCC细胞迁移和5-氟尿嘧啶抗性及其转移。敲低整合素αV(ITGAV)可消除AY导致的HCC细胞迁移，降低HCC细胞的活力。AY通过特异性地与ITGAV启动子相互作用并刺激其活性，促进ITGAV转录和αVβ3表达。AY可与组蛋白1FX(H1FX)相互作用，但AY中央结构域(AYΔ371-522)的缺失使其无法与H1FX结合并刺激ITGAV启动子。AY显著富集H3K4Me3和acH3K9/14，但降低了H3K27Me3和H1FX在ITGAV启动子上的占有率，重塑了RNA聚合酶Ⅱ募集的染色质结构。H1FX基因敲除可阻断AY刺激的ITGAV转录。ITGAV转录作为前驱因子，是HCC患者转移或预后不良的潜在分子标志物[20]。

4.5 ZFAS1 ZFAS1的表达在肝癌合并门静脉转移的患者中显著高于普通肝癌患者，提示其与肝癌转移密切相关。miR-150通过抑制ZEB1和金属基质蛋白酶14(MMP14)、16(MMP16)，发挥抑制肝癌细胞入侵的作用。ZFAS1通过与miR-150结合导致其失去了抑制肿瘤活性的作用，促进了肝癌的发展及转移[21]。

5 与肝癌预后相关的lncRNA

5.1 LINC01554 LINC01554在HCC中频繁下调，与HCC患者的肿瘤浸润(P=0.005)、肿瘤大小(P=0.041)、肿瘤分期(P=0.023)和较短的生存期(P=0.035)显著相关。荧光素酶报告基因测定揭示LINC01554被miR-365a负调控。亚细胞分级分析和RNA FISH揭示了MIHA细胞和HCC临床样品中LINC01554的细胞质优势。LINC01554的异位表达抑制了HCC细胞生长、软琼脂中的集落形成、病灶形成以及裸鼠中的肿瘤形成。LINC01554促进泛素介导的PKM2降解并通过抑制Akt/mTOR信号通路，增强了其抑制HCC细胞中的有氧糖酵解代谢的作用。进一步研究发现，LINC01554敲除可有效逆转其肿瘤抑制作用。有学者认为LINC01554是HCC中的新型肿瘤抑制因子，并揭示了其重编程细胞葡萄糖代谢的潜在分子机制。LINC01554可能作为一种新的预后生物标志物，为HCC治疗提供新靶点[22]。

5.2 MBNL3 MBNL3可促进肿瘤发生并与HCC患者预后不良有关。MBNL3敲低几乎完全消除了HCC的肿瘤发生。转录组学分析发现MBNL3可诱导lncRNA-PXN-AS1外显子4包裹体。缺乏外显子4的转录物与PXN mRNA的编码序列结合，引起翻译延伸因子与PXN mRNA的解离，从而抑制PXN mRNA翻译。相反，含有外显子4的转录物优先结合PXN mRNA的3'非翻译区，保护PXN mRNA免受miRNA-24-AGO2复合物诱导的降解，从而增加PXN表达[23]。通过诱导包含外显子4的基因，MBNL3可上调PXN的表达，从而介导MBNL3的促肿瘤发生作用。以上数据显示了癌胚接合因子、剪接事件和肿瘤发生之间的详细机制联系，且提示剪接因子和剪接事件可作为潜在的肿瘤治疗靶点。

6 与乙肝感染致肝癌相关的lncRNA

6.1 PCNAP1及PCNA PCNAP1及PCNA能调节HBV复制并促进肝癌发生。研究人员采用CRISPR/Cas9、Southern印迹分析、共聚焦测定等方法，研究PCNAP1在肝癌发生过程中调控miR-154/PCNA/HBV cccDNA信号传导对HBV复制的影响，发现HBV感染的人肝嵌合体小鼠肝脏中PCNAP1和PCNA的表达水平显著升高。临床上，HBV阳性/HBV cccDNA阳性的HCC患者肝脏中PCNAP1和PCNA的mRNA水平明显升高。PCNA以HBc依赖性方式与HBV cccDNA相互作用。PCNAP1通过海绵状miR-154靶向PCNA mRNA 3'UTR增强PCNA的表达。在功能上，PCNAP1或PCNA可显著增强HBV复制并在体外和体内加速HCC的生长。由此可见，PCNAP1可通过调节miR-154/PCNA/HBV cccDNA信号传导增强HBV的复制，PCNAP1/PCNA信号传导驱动肝癌的发生，这为PCNAP1促进HBV复制和肝癌发生的机制提供了新见解[24]。

6.2 HUR1 Wang等[25]通过RNA深度测序量化HepG2细胞和HBV转基因HepG2-4D14细胞中lncRNA的丰度，发现HUR1在HepG2-4D14细胞中显著上调，HBV编码的乙型肝炎X蛋白可增强HUR1的转录。HUR1过表达可促进细胞增殖，而HUR1敲低则抑制细胞生长。HUR1可与p53相互作用并抑制其对下游基因的转录调节，如p21和B细胞淋巴瘤2相关的X蛋白。HBV上调的HUR1通过与p53相互作用阻断下游基因转录来促进细胞增殖和肿瘤发生，表明HUR1在HBV相关的肝细胞癌发展中起重要作用，可能作为肝细胞癌的治疗标志物。

总之，lncRNA在肝癌中的作用涉及肝癌发生、转移及对预后的影响等，最新研究表明其也可用于肝癌的诊断及治疗等。本文汇总分析了最近研究较热的lncRNA分子，但难免存在遗漏之处。目前对于该领域的研究尚处于初级阶段，还有大量与肝癌相关的lncRNA未被鉴定，故仍须进一步深入研究，以为肝癌的诊治提供新的靶点。