长链非编码RNA在前列腺癌中的研究进展

王明生，李均，吴志平，2

(1.贵州医科大学，贵阳 550000； 2.黔南州人民医院泌尿外科，贵州 都匀 558000)

前列腺癌在男性恶性肿瘤中居第二位，也是男性恶性肿瘤死亡的第五大原因，据估计，2018年全世界有近130万新发前列腺癌病例以及约35.9万的相关死亡病例[1]。我国前列腺癌的发病率呈明显升高趋势，全国恶性肿瘤调查数据显示，前列腺癌的发病率为63.4%，病死率为26.6%[2]。目前主要应用前列腺特异性抗原(prostate specific antigen，PSA)联合前列腺穿刺活检诊断前列腺癌，但PSA特异性较差，可能导致前列腺癌的过度诊疗[3]。近年来，长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)逐渐成为恶性肿瘤领域的研究热点，其组织表达谱广泛，组织和细胞表达的特异性较强，可对基因表达进行多水平调节，并在促进或抑制肿瘤进展中起关键作用，具有重要的生物学意义[4-5]。研究表明，lncRNA与前列腺癌的发生、发展及调控机制密切相关[6-8]。lncRNA在前列腺癌诊断、治疗及预后方面具有巨大的临床应用潜力，可能有助于前列腺癌早期诊断、靶向治疗等。现就lncRNA在前列腺癌中的相关研究进展予以综述。

1 lncRNA的概述

1.1lncRNA的定义 非编码RNA是不编码蛋白质的RNA转录本，根据长度分为两大类：一类是长度在18～200 nt的小非编码RNA，另一类是长度>200 nt的lncRNA，lncRNA以RNA形式在多种层面(表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等)调控基因的表达水平[4,9]。

1.2lncRNA的特征 GENCODE注释项目建立了迄今为止最大的人类lncRNAs目录，并提供了人类lncRNAs结构组织和基因组处理的共同特征[6]，主要表现为：①lncRNAs是独立的转录单位，无蛋白编码潜力，而不仅仅是相邻未被识别蛋白质编码转录本的延伸。②表达的lncRNA基因具有与活性转录相关的典型组蛋白修饰，但与蛋白质编码基因相比，其组织特异性表达普遍较低。③lncRNA和蛋白质编码基因在长度、处理和剪接信号方面具有相似性。④lncRNA基因属于进化保守家族，进化速度快于蛋白质编码基因，其中序列相似性可能主要保存在参与二级结构形成的区域。

1.3lncRNA的功能 lncRNA具有多种功能，包括调控顺式或反式转录、组织核结构域、调控蛋白质或RNA分子[7]。有研究认为，一些lncRNA可以编码小的蛋白质[7-8,10]。lncRNA可诱导参与转录的蛋白质与其结合，阻止蛋白复合物在DNA序列的定位，从而调控下游基因的转录作用[11]。lncRNA也可与转录因子相结合，定位到特定DNA序列上，调控顺式或反式转录。Huang等[12]研究发现，lncRNA-PVT1可直接结合YY1转录因子，结合物作用于YY1的序列位点并激活转录。单个lncRNA分子还可与多个相关转录因子结合，发挥蛋白质泛素化支架功能[13]。Yoon等[8]通过实验发现，Ataxin-1蛋白的泛素化增强可能与lncRNA-HOX转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)细胞质存在有关，因为泛素连接酶Dzip 3定位于细胞质，而泛素化底物Mex3b和Snoportin-1在细胞核和细胞质，提示lncRNA-HOTAIR促进的泛素化可能与此有关，表明lncRNA-HOTAIR有增强E3介导的底物蛋白泛素化的支架功能。此外，一些lncRNA可被特异性转录，并作为信号传导分子参与特殊信号通路的转导[14]。

2 与前列腺癌相关的lncRNA

lncRNA与恶性肿瘤的发生和进展密切相关。近年来，研究较多的与前列腺癌的发生、侵袭迁移、诊断、治疗及预后相关的lncRNA主要有C端结合蛋白1反义RNA(C-terminal binding protein 1 antisense RNA，CTBP1-AS)、前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3，PCA3)、HOTAIR和雄激素受体(androgen receptor，AR)调控的lncRNA。

2.1CTBP1-AS CTBP1-AS是一种依赖AR信号通路激活致癌机制的lncRNA，能促进前列腺癌细胞的生长[4]。CTBP1-AS可能是一种非典型的反义非编码RNA，可作为顺式和反式基因表达的调节因子[15]。Takayama等[15]研究发现，CTBP1-AS是AR的核心抑制因子，主要位于细胞核，在前列腺癌组织中的表达普遍上调。CTBP1-AS通过顺式调节作用抑制CTBP1转录，使AR表达增加，促进前列腺癌细胞的增殖；在反式调节途径中，CTBP1-AS可引导PTB相关剪接因子到达内源性靶基因的调控区，抑制抑癌基因的转录表达，从而促进肿瘤生长。CTBP1是AR的转录抑制因子，正常水平CTBP1能够维持前列腺细胞的正常状态，由此推断，前列腺癌过度消耗CTBP1加速了前列腺癌细胞的增殖和侵袭[16]。随后，Dalton等[17]得到了一致的研究结论。

2.2PCA3 PCA3最早由Bussemakers等[18]提出，以DD3(differential display code 3)命名，在前列腺癌中呈高表达。PCA3基因位于第9号染色体q21～22上，由4个外显子组成，最常见的转录本由外显子1、3、4a和4b组成[19]。PCA3 RNA的产物含有高密度的终止密码子，表明其是无法编码蛋白质的非编码RNA，其生物学功能尚不完全清楚[20]。PCA3的表达影响包括AR辅助因子在内的前列腺癌细胞系LNCaP和PC3的多基因转录，促进了原癌AR靶基因的表达[21]。因PCA3在前列腺癌组织的高表达具有较高的灵敏度 (52%～58%)和特异度(72%～87%)，有助于前列腺癌的诊断[22]。

2012年2月，美国食品药品管理局批准PCA3用于前列腺癌的筛查，可在穿刺活检前对前列腺癌进行风险评估[21]。Neveu等[23]将PCA3启动子导入一种三级转录放大系统(PCA3-3STA)，转染到正常前列腺及原发性前列腺癌组织中，培养后分离活检发现，原发性前列腺癌活检组织产生的光信号是正常前列腺组织的4.4倍(P<0.000 1)，由此可见，基于PCA3的特异表达系统对前列腺癌具有潜在的靶向性，且精确性较高，在靶向治疗方面具有应用潜力。

2.3HOTAIR HOTAIR是一种致癌lncRNA，可通过转录调控参与实体肿瘤的进展[4]。HOTAIR在雄激素剥夺治疗后和去势耐药前列腺癌(castration-resistant prostate cancer，CRPC)组织中明显升高[24-25]。HOTAIR与AR蛋白结合，阻止E3泛素蛋白质连接酶MDM2通过相同的结构域与AR的相互作用，从而抑制AR泛素化，防止AR蛋白降解，提高AR蛋白的稳定性，这一机制可促进前列腺癌细胞的生长和侵袭[24,26]。Zhang等[24]研究发现，敲除CRPC细胞株C4-2B的HOTAIR基因可明显抑制癌细胞增殖，表明HOTAIR表达是CRPC细胞生长所必需的，恩杂鲁胺通过消耗HOTAIR减少CRPC细胞的生长，而耐恩杂鲁胺前列腺癌细胞中HOTAIR显著上调，证明HOTAIR可作为CRPC的耐药生物标志物，并可能成为CRPC治疗干预的靶点。此外，HOTAIR还可通过神经内分泌通路影响CRPC，有研究表明，HOTAIR可作为阻遏元件-1的沉默转录因子促进CRPC的神经内分泌分化，加速CRPC的进展[27]。

2.4AR调控的lncRNA AR在正常前列腺和前列腺癌的发生发展中起重要作用。AR调控的lncRNA在前列腺癌组织中呈高表达，且具有特异性。Zhang等[27]采用转录组分析法发现了AR调控的长链非编码RNA1(AR-regulated long non-coding RNA1，ARLNC1)，通过对TCGA队列样本的研究发现，ARLNC1在前列腺癌中表达具有高度特异性，是局限性和转移性前列腺癌中差异表达最明显的基因之一。敲低ARLNC1可抑制被AR正向调节的基因，而被AR负向调节的基因表达上调；此外，ARLNC1和AR转录本共同在细胞核定位，通过RNA-RNA相互作用稳定AR转录，故推测ARLNC1通过维持正反馈回路使AR信号增强，促进前列腺癌进展[27]。目前，ARLNC1在前列腺癌进展中的具体作用机制尚不清楚，但未来利用其作为药物靶点有望开拓前列腺癌靶向治疗的新方法。另有研究发现了lncRNA肺癌转移相关转录本1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)，证实了雄激素刺激后前列腺癌细胞中MALAT1以及AR的表达增加，无论前列腺癌患者是否接受雄激素治疗，miR-320b沉默MALAT1均可导致AR信号转导通路失活，进而抑制前列腺癌细胞的增殖和细胞周期进程，表明MALAT1受AR调控并对AR信号通路起正反馈作用，可促进前列腺癌细胞增殖并加速细胞周期进程，而miR-320b与MALAT1结合能够抑制上述正反馈回路，故认为MALAT1可能成为前列腺癌的诊断标志物及治疗CRPC的有效靶向位点[25]。

现有研究中，大部分lncRNA在恶性肿瘤组织的表达上调。Lingadahalli等[28]发现了一个直接受AR调控的lncRNA——LINC00844，LINC00844在前列腺癌细胞中呈低表达，预示患者预后较差、生化复发率升高，表明LINC00844是一种新型的AR共调节因子，可在雄激素转录网络和前列腺癌的发生发展过程中起重要作用，在前列腺癌的诊断和治疗中具有潜在价值。综上所述，受AR调控的lncRNAs在前列腺癌细胞增殖、转移、侵袭中起关键作用，对前列腺癌的诊断及治疗具有潜在的临床应用价值，但仍需进一步的研究。

3 lncRNA与前列腺癌的诊断

目前，PSA主要用于前列腺癌的前期筛查，病理学检查仍是前列腺癌诊断的金标准，PSA筛查存在明显的局限性，误诊率高[3,29]。如前列腺增生症患者PSA可能升高，为明确诊断需行前列腺穿刺活检，造成过度诊疗，给患者带来痛苦，导致医疗费用增加。因此，需要寻找一种特异性强、灵敏度高、精准、安全的前列腺癌诊断标志物。

近年来，lncRNA作为前列腺癌诊断标志物的研究取得了很大进步。一项基于PCA3在我国男性前列腺增生与前列腺癌诊断价值的研究表明，PCA3在前列腺癌组织的表达增高，可提高前列腺癌的诊断效率，与体内PSA水平无关，但该研究存在局限性，目前对PCA3的研究仅局限于前列腺癌组织，临床应用价值有限，对尿液中PCA3的探索研究将为临床诊断提供更大帮助[30]。Wang等[20]搜集了594例前列腺癌筛查患者的临床资料，对其前列腺穿刺活检结果与尿液中PCA3/PSA RNA进行分析对比发现，尿液PCA3/PSA RNA异常评分的发生率与经组织学活检临床诊断为前列腺癌的患者数目显著相关(P<0.001)，检测灵敏度为66.27%，特异度为80.94%，表明PCA3是诊断前列腺癌的可靠指标。Bayat等[31]对可能与前列腺癌相关的Prcat17.3、Prcat38、Prcat47、Cat2184.4四种lncRNA基因表达及其鉴别前列腺癌与良性前列腺增生的能力进行分析发现，Prcat17.3、Prcat38、Cat2184.4具有作为潜在生物标志物鉴别前列腺癌与良性前列腺增生的优势，其中Prcat17.3的稳定性较好。综上所述，lncRNA在正常前列腺组织与肿瘤前列腺组织之间以及原发性与转移性前列腺癌组织之间存在差异表达，是可能的前列腺癌生物标志物来源。

4 lncRNA与前列腺癌的治疗与预后

原发性前列腺癌通常呈激素依赖性。早期局限性前列腺癌可行前列腺癌根治术，患者的5年生存率接近100%[3]。雄激素剥夺治疗是晚期或转移性前列腺癌的一线治疗方法，患者对治疗的初始反应率高，但雄激素剥夺治疗后的病情缓解往往较短暂，约20%的病例进展为CRPC[32]。前文提到ARLNC1在前列腺癌的进展中起关键作用，虽然其作用机制尚不清楚，但利用其作为药物靶点有望开拓靶向治疗的新方法，利用靶向ARLNC1的反义寡核苷酸治疗建模的小鼠后，肿瘤生长速度的确放缓，间接证明了其靶向治疗作用[27]。研究发现，低表达膀胱癌干细胞(low expressed in bladder cancer stem cells，LBCS)是一种新型lncRNA，其在CRPC细胞株及组织中低表达，通过LBCS-hnRNP-AR mRNA轴调控转录，LBCS通过引导hnRNPK与AR mRNA的5′非编码区直接相互作用，从而抑制PCA的去势抗性；此外，LBCS的下调与前列腺癌患者Gleason评分、T分期及预后有关[32]。可见，LBCS不仅是CRPC治疗的新发现，还可能成为前列腺癌的预后指标。

Mehra等[33]研究发现，第2号染色体与前列腺-1相关位点lncRNA的高表达与局限性前列腺癌临床预后不良和高风险临床病理特征相关，具体表现为术后PSA复发时间明显缩短、Gleason评分≥8以及癌细胞浸润精囊等。另有研究表明，前列腺癌患者血浆牛磺酸上调基因1水平升高，与PSA水平、Gleason分级及TNM分期有关，牛磺酸上调基因1对前列腺癌患者的预后评估具有一定的价值[5]。

5 小 结

lncRNAs能够促进前列腺癌细胞的增殖、侵袭与转移，对前列腺癌的发生、发展具有重要意义，在前列腺癌的早期诊断、精准治疗、预后观察等方面具有应用潜力。lncRNAs与Gleason评分、TNM分期、术后PSA复发时间等的相关性，对提高前列腺癌患者风险评估的准确性、判断患者预后、确定治疗建议具有重要价值。此外，作用于lncRNAs基因位点的靶向药物可能是治疗前列腺癌的新型治疗方法。目前，对lncRNAs的研究尚处于实验阶段，对其功能和生理病理意义的认识仍十分有限，需要进一步的研究。